[go: up one dir, main page]

RU2351554C1 - Method for production of foam glass - Google Patents

Method for production of foam glass Download PDF

Info

Publication number
RU2351554C1
RU2351554C1 RU2008108736/03A RU2008108736A RU2351554C1 RU 2351554 C1 RU2351554 C1 RU 2351554C1 RU 2008108736/03 A RU2008108736/03 A RU 2008108736/03A RU 2008108736 A RU2008108736 A RU 2008108736A RU 2351554 C1 RU2351554 C1 RU 2351554C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
foaming
annealing
minutes
foam glass
Prior art date
Application number
RU2008108736/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Львович Катков (RU)
Михаил Львович Катков
Евгений Александрович Решетников (RU)
Евгений Александрович Решетников
Валерий Николаевич Гребенников (UA)
Валерий Николаевич Гребенников
Original Assignee
Михаил Львович Катков
Евгений Александрович Решетников
Валерий Николаевич Гребенников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Львович Катков, Евгений Александрович Решетников, Валерий Николаевич Гребенников filed Critical Михаил Львович Катков
Priority to RU2008108736/03A priority Critical patent/RU2351554C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2351554C1 publication Critical patent/RU2351554C1/en

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: to foaming charge that has the following chemical composition, wt %: SiO2 - 70-75; Al2O3 - 4-7; CaO-6-7; MgO - 3-4; K2O+Na2O - 13-15; Fe2O3 - not more than 0.2, gasifier is added, at that ratio of gasifier : charge is equal to 0.3-1.0:100. Gasifier is technical carbon with high and/or medium index of dispersion, with ash content of not more than 0.45%, with mass fraction of total sulfur of not more than 1.1%, with number of dibutyl phthalate absorption of 97-105 cm3, iodine number of 39-47 g/kg. Glass crushing is done at the rate of 0.50-0.70 kg/s to specific surface of 850-900 m2/kg. Foaming is done by means of molds heating to the temperature of 840-880°C for 48-52 minutes with further isothermal delay for 21-23 minutes, at that temperature at molds bottom is more than in upper part of mold by 5-30°C. Stabilisation is carried out at the temperature of 590-610°C for 35-40 minutes. Annealing is done in annealing furnace from 550-600°C with the cooling rate of not more than 0.75-0.85 degree/min to 29-31°C, annealing duration is at least 14 hours.
EFFECT: low density of foam glass, low heat conductivity, increased strength and even closed cell structure.
2 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к технологии получения пеностекла, предназначенного для тепловой изоляции строительных конструкций зданий и сооружений. Кроме того, его используют для пожарной и тепловой изоляции, а также в качестве звукопоглощающего, архитектурного и конструкционного строительного материала.The invention relates to the field of building materials, in particular to a technology for producing foam glass intended for thermal insulation of building structures of buildings and structures. In addition, it is used for fire and thermal insulation, as well as sound-absorbing, architectural and structural building material.

Блочное пеностекло имеет ряд качеств, которые делают его полезными как для сверхнизкотемпературной теплоизоляции (минус 180°С), так и для сверхвысокой (плюс 400°С). Влагопроницаемость и паропроницаемость пеностекла равны нулю. Пеностекло жаростойко, обладает высокой прочностью при низкой плотности. В отличие от ячеистых газонаполненных полимерных материалов, пеностекло устойчиво к химически и биологически активным средам, а также к термическому воздействию. Качество и показатели свойств блочного пеностекла зависят от его плотности, размера и распределения пор, толщины стенок пор, объемного водопоглощения и др.Block foam glass has a number of qualities that make it useful for both ultra-low temperature insulation (minus 180 ° C) and ultra-high (plus 400 ° C). Moisture permeability and vapor permeability of foam glass are equal to zero. Foam glass is heat-resistant, has high strength at low density. Unlike cellular gas-filled polymer materials, foam glass is resistant to chemically and biologically active environments, as well as to thermal effects. The quality and properties of block foam glass depend on its density, pore size and distribution, pore wall thickness, volumetric water absorption, etc.

К недостаткам, снижающим качество пеностекла, следует отнести неоднородность пор по размерам и не всегда равномерное распределение их по сечению блока, повышенную толщину стенок пор по краям блока, наличие остаточных напряжений, снижающих механическую прочность, высокую долю проницаемых пор блочного пеностекла.The disadvantages that reduce the quality of the foam glass include pore heterogeneity in size and not always uniform distribution over the section of the block, the increased thickness of the pore walls along the edges of the block, the presence of residual stresses that reduce mechanical strength, a high proportion of permeable pores of block foam glass.

Структура пеностекла, определяющая его свойства, зависит от множества параметров, таких как химический состав входящих в него ингредиентов, способ подготовки шихты к переработке, температурный режим и временные интервалы получения пеностекла. Несмотря на отмеченные недостатки, интерес к новым способам получения пеностекла не исчезает. Это связано с высокой потребностью в данном строительном материале, а также в постоянно появляющихся новых технологических возможностях.The structure of the foam glass, which determines its properties, depends on many parameters, such as the chemical composition of the ingredients included in it, the method of preparing the charge for processing, the temperature regime and the time intervals for the production of foam glass. Despite the noted drawbacks, interest in new methods for producing foam glass does not disappear. This is due to the high demand for this building material, as well as constantly emerging new technological capabilities.

В патентной документации, посвященной приемам получения пеностекла, значительное место отводится приемам подготовки и режимным параметрам.In the patent documentation on the methods for producing foam glass, a significant place is given to the preparation methods and operating parameters.

Так, из патента РФ №2294902, опубл. 2007.03.10, известен способ получения гранулированного пеностекла, включающий дробление, весовое дозирование, помол в мельнице, гранулирование шихты на грануляторе с орошением водным раствором растворимого стекла, сушку гранул, вспенивание гранул с разделяющей средой и отжиг, при этом помол проводят в планетарной мельнице с увлажнением порошка водой от 0,5 до 5% по массе до удельной поверхности 550-600 м2/кг, гранулируют в два этапа на турболопастном предгрануляторе и тарельчатом грануляторе, опудривают, сушат в электрической туннельно-конвейерной печи при температуре 473 К, вспенивают в электрической туннельно-конвейерной печи, отжигают в электрической туннельно-конвейерной печи отжига при температуре от 893 до 323 К и разделяют в обтирочном барабане. Однако такой способ помола шихты трудоемкий и требующий повышенных материальных и временных затрат.So, from the patent of the Russian Federation No. 2294902, publ. 2007.03.10, a method for producing granulated foam glass is known, including crushing, weight dosing, grinding in a mill, granulating the mixture on a granulator with irrigation with an aqueous solution of soluble glass, drying the granules, foaming the granules with a separating medium and annealing, while grinding is carried out in a planetary mill with by moistening the powder with water from 0.5 to 5% by weight to a specific surface area of 550-600 m 2 / kg, granulated in two stages on a turbo-pad pregranulator and a disk granulator, dusted, dried in an electric tunnel conveyor ohm furnace at a temperature of 473 K, foamed in an electric tunnel conveyor furnace, annealed in an electric tunnel conveyor annealing furnace at a temperature of from 893 to 323 K and separated in a wiper drum. However, this method of grinding the mixture is laborious and requires increased material and time costs.

Известен способ получения пенообразующей шихты для производства пеностекла, который предусматривает помол каждого компонента шихты: стекла, газообразователя и наполнителя в отдельности в мельницах непрерывного действия (Патент Чехословакии №98883, МПК С03С 11/00, опубл. 15.03.1961). Недостатком данного способа является сложность в технологии равномерности смешивания размолотого стекла и тонкодисперсного газообразователя.A known method of producing a foaming mixture for the production of foam glass, which provides for the grinding of each component of the mixture: glass, blowing agent and filler separately in continuous mills (Czechoslovak Patent No. 98883, IPC S03C 11/00, publ. 15.03.1961). The disadvantage of this method is the difficulty in the technology of uniformity of mixing ground glass and finely divided blowing agent.

Известен способ изготовления пеноматериалов, заключающийся во введении газообразователя в измельченное стекло с удельной поверхностью, равной 50-85,5% от требуемой удельной поверхности шихты, и совместном помоле измельченного стекла и газообразователя со скоростью измельчения от 1,7·10-2 до 2,7·10-2 м2/кг·с, что позволяет снизить неоднородность распределения газообразователя в шихте (А.с. СССР №1604767, МПК С03С 11/00, опубл. 07.11.1990, бюл. №41). Недостатком этого способа является высокая плотность и низкие теплоизоляционные свойства пеноматериала, что исключает его использование для тепловой изоляции строительных конструкций и оборудования.A known method of manufacturing foams, which consists in introducing a blowing agent into the ground glass with a specific surface area equal to 50-85.5% of the desired specific surface area of the charge, and co-grinding the ground glass and blowing agent with a grinding speed of from 1.7 · 10 -2 to 2, 7 · 10 -2 m 2 / kg · s, which allows to reduce the heterogeneity of the distribution of the blowing agent in the charge (AS USSR No. 1604767, IPC S03C 11/00, publ. 07.11.1990, bull. No. 41). The disadvantage of this method is the high density and low thermal insulation properties of the foam, which excludes its use for thermal insulation of building structures and equipment.

Известен способ получения пеностекла, включающий приготовление пенообразующей шихты, вспенивание, отжиг, в котором приготовление шихты осуществляется путем помола стекла, введения в полученный порошок газообразователя и совместного помола стекла и газообразователя со скоростью от 1,18·10-2·9,31·10-2 м2/кг·с до удельной поверхности пенообразующей шихты 819-842 м2/кг (Патент Республики Беларусь BY №5904, МПК С03С 11/00, опубл. 30.03.2004).A known method of producing foam glass, including the preparation of a foaming mixture, foaming, annealing, in which the preparation of the mixture is carried out by grinding glass, introducing into the obtained powder a blowing agent and co-grinding the glass and blowing agent with a speed of from 1.18 · 10 -2 · 9.31 · 10 -2 m 2 / kg · s to the specific surface of the foaming mixture 819-842 m 2 / kg (Patent of the Republic of Belarus BY No. 5904, IPC С03С 11/00, publ. 30.03.2004).

Недостатком этого способа является низкая скорость помола шихты, приводящая к увеличению намола и включений от мелющих тел и футеровки, и недостаточная удельная поверхность шихты, приводящая к увеличению интервала размера частиц в шихте, что в результате приводит к повышению вязкости шихты при вспенивании, к нарушению целостности стенок ячеек пеностекла, снижению однородности ячеек, к ухудшению теплоизоляционных свойств пеностекла - плотности, теплопроводности, прочности и к снижению эффективности при эксплуатации.The disadvantage of this method is the low speed of grinding the mixture, leading to an increase in grinding and inclusions from grinding media and the lining, and the insufficient specific surface of the mixture, leading to an increase in the interval of particle size in the mixture, which as a result leads to an increase in the viscosity of the mixture during foaming, to disrupt integrity the walls of the cells of the foam glass, reducing the uniformity of the cells, to the deterioration of the heat-insulating properties of the foam glass - density, thermal conductivity, strength and to reduce efficiency during operation.

Из патента РФ 2187473, опубликован 2002.08.20, известен способ получения блочного пеностекла, включающий диспергирование утилизируемого стеклобоя, добавку вспенивающейся смеси, содержащей активный кремнезем, углеродсодержащий компонент и сульфат металла, спекание, вспенивание при температуре 790÷860°С, закалку и отжиг, при этом стеклобой диспергируют до удельной поверхности 6000÷20000 см2/г, затем гидроксилируют до насыщения влагой 0,4÷1,6 мас.%, и к 75÷98 мас.% гидроксилированного стеклобоя добавляют 2÷25 мас.% вспенивающейся смеси, включающей в качестве углеродсодержащего компонента активную сажу с удельной поверхностью 75-450 м2/г, в качестве сульфата металла - сульфат натрия и дополнительно жидкое натриевое стекло и оксид бора при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: жидкое натриевое стекло - 0,5÷5,0; активная сажа с удельной поверхностью 75÷150 м2/г - 0,2÷1,5; сульфат натрия - 0,5÷1,5; активный кремнезем - 0,6÷12,0; оксид бора - 0,2÷5,0, перемешивают, гранулируют в частицы диаметром 30-2000 мкм, засыпают в форму и подуплотняют до кажущейся плотности 0,96÷1,35 г/см3, спекают при температуре 450÷700°С, вспенивают, подвергают закалке при температуре 540÷620°С со скоростью 80÷300°С/мин и отжигают блочное пеностекло при температуре 420÷520°С. Этот способ выбран нами в качестве наиболее близкого аналога, т.е. прототипа.From the patent of the Russian Federation 2187473, published 2002.08.20, a method for producing block foam glass is known, including dispersing a recyclable cullet, adding a foaming mixture containing active silica, a carbon-containing component and metal sulfate, sintering, foaming at a temperature of 790 ÷ 860 ° C, quenching and annealing, wherein the cullet is dispersed to a specific surface of 6000 ÷ 20,000 cm 2 / g, then hydroxylated to a moisture content of 0.4 ÷ 1.6 wt.%, and 2 ÷ 25 wt.% of a foaming mixture is added to 75 ÷ 98 wt.% of the hydroxylated cullet including as y the carbon-containing component is active carbon black with a specific surface area of 75-450 m 2 / g, sodium sulfate and optionally liquid sodium glass and boron oxide as the metal sulfate in the following ratio of ingredients, wt.%: liquid sodium glass - 0.5 ÷ 5.0 ; active soot with a specific surface of 75 ÷ 150 m 2 / g - 0.2 ÷ 1.5; sodium sulfate - 0.5 ÷ 1.5; active silica - 0.6 ÷ 12.0; boron oxide - 0.2 ÷ 5.0, mixed, granulated into particles with a diameter of 30-2000 μm, filled into a mold and compacted to an apparent density of 0.96 ÷ 1.35 g / cm 3 , sintered at a temperature of 450 ÷ 700 ° C foam, subjected to hardening at a temperature of 540 ÷ 620 ° C with a speed of 80 ÷ 300 ° C / min and annealed block foam glass at a temperature of 420 ÷ 520 ° C. We chose this method as the closest analogue, i.e. prototype.

Недостаток известного способа заключается в том, что не обеспечивается равномерный тепловой поток в объеме вспениваемого материала и, как результат, неоднородность пор по размерам и не всегда равномерное распределение их по сечению блока, повышенная толщина стенок пор по краям блока.The disadvantage of this method is that it does not provide a uniform heat flow in the volume of foamable material and, as a result, pore heterogeneity in size and not always uniform distribution over the section of the block, increased thickness of the pore walls at the edges of the block.

Технический результат предлагаемого способа состоит в получении пеностекла с низкими плотностью, теплопроводностью, с повышенной прочностью и при этом обладающего равномерной замкнутой ячеистой структурой с низким водонасыщением.The technical result of the proposed method consists in the production of foam glass with low density, thermal conductivity, with increased strength and at the same time having a uniform closed cellular structure with low water saturation.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе получения пеностекла, включающем приготовление пенообразующей шихты, помол шихты, добавление в качестве газообразователя технического углерода, вспенивание, стабилизацию и отжиг пеностекла при заданных температурах, пенообразующая шихта имеет следующий химический состав:This technical result is achieved by the fact that in the known method for producing foam glass, including the preparation of a foaming mixture, grinding the mixture, adding carbon black as a blowing agent, foaming, stabilization and annealing of the foam glass at predetermined temperatures, the foaming mixture has the following chemical composition:

SiO2 SiO 2 70-75% 70-75% Al2O3 Al 2 O 3 4-7% 4-7% СаОCaO 6-7% 6-7% MgOMgO 3-4% 3-4% K2O+Na2OK 2 O + Na 2 O 13-15% 13-15% Fe2O3 Fe 2 O 3 не более 0,2% no more than 0.2%

в качестве газообразователя использован технический углерод с высоким и/или средним показателем дисперсности, с зольностью не более 0,45%, с массовой долей общей серы не более 1,1%, с числом абсорбции дибутилфталата 97-105 см3, йодным числом 39-47 г/кг, соотношение газообазователь:шихта равно 0,3-1,0:100; помол стекла осуществляют со скоростью 0,50-0,70 кг/с до удельной поверхности 850-900 м2/кг, до размера частиц не более 1-3 мкм, при вспенивании осуществляют нагрев форм до температуры 840-880°С за 48-52 мин с последующей изотермической выдержкой в течение 21-23 мин, при этом обеспечивают температуру у днища форм на 5-30°С больше, чем в верхней части форм, охлаждение производят до 500-400°С в течение 10-15 мин, стабилизацию осуществляют при температуре 590-610°С в течение 35-40 мин, отжиг производят в печи отжига по режиму равномерного охлаждения от верхней температуры отжига, равной 550-600°С, со скоростью охлаждения не более чем 0,75-0,85 град./мин до 29-31°С, продолжительность отжига не менее 14 ч, при разница температур вдоль блока в горизонтальном и вертикальном направлениях на расстоянии 1-1,5 м не более 10°С.carbon dioxide with a high and / or average dispersion index, with an ash content of not more than 0.45%, with a mass fraction of total sulfur of not more than 1.1%, with an absorption number of dibutyl phthalate of 97-105 cm 3 , and an iodine number of 39- was used as a gasifier. 47 g / kg, gas ratio: charge is 0.3-1.0: 100; glass grinding is carried out at a speed of 0.50-0.70 kg / s to a specific surface area of 850-900 m 2 / kg, to a particle size of not more than 1-3 microns, when foaming, the molds are heated to a temperature of 840-880 ° C in 48 -52 min followed by isothermal exposure for 21-23 minutes, while providing a temperature at the bottom of the molds by 5-30 ° C more than in the upper part of the molds, cooling to 500-400 ° C for 10-15 min, stabilization is carried out at a temperature of 590-610 ° C for 35-40 minutes, annealing is carried out in an annealing furnace according to the uniform cooling mode from the upper temperature o tzhig equal to 550-600 ° C, with a cooling rate of not more than 0.75-0.85 degrees / min to 29-31 ° C, annealing time of at least 14 hours, with a temperature difference along the block in horizontal and vertical directions at a distance of 1-1.5 m no more than 10 ° C.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В непрерывную двухкамерную шаровую мельницу, оснащенную футеровкой и мелющими телами из высокоглиноземистого материала с плотностью 3-4 т/м, загружают гранулят стекла указанного химического состава с размером частиц 5-10 мм, углерод с высоким и/или средним показателем дисперсности, с зольностью не более 0,45%, с массовой долей общей серы не более 1,1%, с числом абсорбции дибутилфталата 97-105 см3, йодным числом 39-47 г/кг, в соотношении газообразователь:шихта 0,3-1,0 и подвергают помолу со скоростью 0,50-0,70 кг/с до удельной поверхности пенообразующей шихты 850-900 м2/кг.In a continuous two-chamber ball mill equipped with a lining and grinding bodies of high alumina material with a density of 3-4 t / m, glass granulate of the specified chemical composition with a particle size of 5-10 mm, carbon with a high and / or medium dispersion index, with no ash more than 0.45%, with a mass fraction of total sulfur of not more than 1.1%, with a dibutyl phthalate absorption number of 97-105 cm 3 , an iodine number of 39-47 g / kg, in the ratio of gasifier: charge 0.3-1.0 and subjected to grinding at a speed of 0.50-0.70 kg / s to the specific surface of the foaming mixture 850-900 m 2 / kg.

Помол с заданной скоростью до заданной удельной поверхности шихты позволяет снизить интервал размера частиц шихты, снизить в шихте содержание порошка от намола мелющих тел и футеровки, в результате при вспенивании исключить повышение вязкости пенообразующей шихты и нарушение целостности стенок ячеек, обеспечить равномерное образование и распределение газовой фазы и, в результате, получить пеностекло с замкнутой однородной ячеистой структурой, низкими плотностью и теплопроводностью, высокой прочностью, а также с низким водонасыщением.Milling at a given speed to a given specific surface of the charge allows to reduce the particle size interval of the charge, to reduce the powder content from grinding of grinding media and lining in the mixture, as a result, when foaming, to eliminate the increase in viscosity of the foam-forming mixture and violation of the integrity of the cell walls, to ensure uniform formation and distribution of the gas phase and, as a result, to obtain foam glass with a closed homogeneous cellular structure, low density and thermal conductivity, high strength, as well as low water saturation .

Пенообразующую шихту помещают в формы из жаростойкой стали, на внутреннюю поверхность которых нанесена водно-каолиновая суспензия, загружают в печь вспенивания и подвергают термообработке.The foam-forming charge is placed in molds made of heat-resistant steel, on the inner surface of which a water-kaolin slurry is applied, loaded into a foaming oven and subjected to heat treatment.

Подъем температуры от 500°С до температуры вспенивания 840-880°С производят со скоростью 1-5°С/мин; выдержка при температуре вспенивания составляет 20-30 мин; охлаждение производят при 500°С в течение 10 мин; стабилизацию пеномассы осуществляют при 600°С в течение 36 мин. Далее блоки пеностекла извлекают из форм и загружают в печь обжига, где проводят обжиг пеностекла по известным температурным режимам обжига пеностекла.The temperature rise from 500 ° C to a foaming temperature of 840-880 ° C is carried out at a speed of 1-5 ° C / min; holding at the foaming temperature is 20-30 minutes; cooling is carried out at 500 ° C for 10 min; foam stabilization is carried out at 600 ° C for 36 minutes Next, the foam glass blocks are removed from the molds and loaded into the kiln, where the foam glass is fired according to the known temperature conditions for the foam glass firing.

Режим термообработки заявляемого способа выбран нами на основе следующего. При нагреве массы находящейся в форме необходимо обеспечить равномерный прогрев и размягчение шихты до начала порообразования. Равномерное порообразование может быть обеспечено при условии равномерного прогрева центральной и периферийных частей размягченной массы. Это достигается за счет увеличение теплового потока к центральной части днища формы, обеспечивая температуру у днища форм на 10-25°С больше, чем в верхней части. При этом компенсируется неоднородность распределения температуры в объеме блока, обусловленное низкой теплопроводностью шихты и вспененной массы.The heat treatment mode of the proposed method is selected by us on the basis of the following. When heating the mass in the form, it is necessary to ensure uniform heating and softening of the mixture before the start of pore formation. Uniform pore formation can be ensured provided that the central and peripheral parts of the softened mass are uniformly heated. This is achieved by increasing the heat flux to the central part of the bottom of the mold, providing a temperature at the bottom of the molds by 10-25 ° C more than in the upper part. In this case, the heterogeneity of the temperature distribution in the block volume due to the low thermal conductivity of the mixture and the foamed mass is compensated.

В таблице приведены параметры приготовления пенообразующих шихт известные (1) и предлагаемые со средним (3) и граничными пределами (2-4), а также ниже (5) и выше (6) граничных пределов, показатели шихт и свойство полученного пеностекла.The table shows the parameters for the preparation of foaming blends known (1) and offered with an average (3) and boundary limits (2-4), as well as below (5) and above (6) boundary limits, charge parameters and the property of the obtained foam glass.

Из данных таблицы следует, что приготовление пенообразующих шихт путем помола стекла и газообразователя со скоростью 0,50-0,70 кг/с до удельной поверхности 850-900 м2/кг (2-4) позволяет существенно снизить интервал размера частиц пенобразующей шихты, значительно уменьшить в ней содержание порошка от намола мелющих тел и футеровки и при использовании остальных параметров заявленного способа получить пеностекло с низкими плотностью, теплопроводностью, с повышенной прочностью, обладающих замкнутой ячеистой структурой с низким водонасыщением. Наши исследования показали, что приготовление пенообразующей шихты со скоростью помола ниже граничного предела (5) приводит к возрастанию содержания в шихте намола от мелющих тел и футеровки, к росту интервала размера частиц шихты, к увеличению плотности пеностекла и резкому увеличению водонасыщения в результате нарушения замкнутости ячеек, к возрастанию теплопроводности и снижению прочности в результате снижения однородности размера ячеек, а также повышения вязкости при вспенивании.From the table it follows that the preparation of foaming mixtures by grinding glass and a blowing agent with a speed of 0.50-0.70 kg / s to a specific surface area of 850-900 m 2 / kg (2-4) can significantly reduce the particle size interval of the foaming mixture, significantly reduce the powder content in it from grinding grinding media and the lining, and using the remaining parameters of the claimed method to obtain foam glass with low density, thermal conductivity, with increased strength, with a closed cellular structure with low water saturation. Our studies have shown that the preparation of a foaming mixture with a grinding rate below the boundary limit (5) leads to an increase in the content of grinding from grinding bodies and lining, to an increase in the particle size interval of the mixture, to an increase in the density of foam glass and a sharp increase in water saturation as a result of breaking the closed cells , to an increase in thermal conductivity and a decrease in strength as a result of a decrease in the uniformity of the cell size, as well as an increase in viscosity during foaming.

Приготовление пенообразующей шихты со скоростью помола выше граничного предела до удельной поверхности выше граничного предела (6) приводит к умеренному росту содержания в шихте намола от мелющих тел и футеровки, к возрастанию интервала размера частиц шихты, к умеренному увеличению плотности пеностекла, росту водонасыщения в результате нарушения замкнутости ячеек, к возрастанию теплопроводности и снижению плотности в следствии снижения однородности ячеек и повышения вязкости при вспенивании.The preparation of a foaming mixture with a grinding rate above the boundary limit to a specific surface above the boundary limit (6) leads to a moderate increase in the content of namol from the grinding media and the lining, to an increase in the range of particle sizes of the mixture, to a moderate increase in the density of foam glass, an increase in water saturation as a result of violation closed cells, to an increase in thermal conductivity and a decrease in density due to a decrease in the homogeneity of the cells and an increase in viscosity during foaming.

Использование шихты заявленного состава без традиционных окислителей карбоната, например в виде бора, позволяет получать пеностекло с равномерными замкнутыми порами. При использовании же дополнительных окислителей при температуре выше 650°С происходит преждевременное интенсивное газообразование вспенивающегося материала и вместо замкнутых ячеек формируются сообщающиеся неравномерные полости.The use of a mixture of the claimed composition without traditional carbonate oxidizing agents, for example in the form of boron, makes it possible to obtain foam glass with uniform closed pores. When using additional oxidizing agents at temperatures above 650 ° C, premature intense gas formation of the expanding material occurs and instead of closed cells interconnected non-uniform cavities are formed.

На размер и замкнутость ячеек пеностекла влияет предлагаемый режим в виде разницы температур вдоль блока в горизонтальных и вертикальных направлениях на расстоянии 1-1,5 м не более 10°С. Именно такой небольшой перепад обеспечивает требуемые характеристики конечного продукта.The proposed mode in the form of temperature difference along the block in horizontal and vertical directions at a distance of 1-1.5 m no more than 10 ° C affects the size and isolation of the foam glass cells. It is such a small difference that provides the required characteristics of the final product.

Используемый нами температурный режим отжига - не выше 900°С позволяет предупредить интенсивность газообразования, ведущее к формированию незамкнутых ячеек.The temperature regime of annealing used by us - not higher than 900 ° C - allows to prevent the intensity of gas generation, leading to the formation of open cells.

Используемый в способе состав углерода выбран эмпирически как обеспечивающий наиболее высокие показатели пеностекла - замкнутые равномерные полости. При добавлении в шихту углерода с другими характеристиками наблюдали ускоренное выгорание его и формирование незамкнутых полостей.The carbon composition used in the method is selected empirically as providing the highest foam glass performance — closed uniform cavities. When carbon with other characteristics was added to the charge, its accelerated burnout and the formation of open cavities were observed.

Углерод с высоким показателем дисперсности характеризуется тем, что его удельная геометрическая поверхность равна 75-82 м2/г, а углерод со средним показателем дисперсности имеет удельную геометрическую поверхность, равную 50-57 м2/г. Используемый в способе углерод имеет зольность не более 0,45%, а массовую долю общей серы не более 1,1%. Такой показатель этого ингредиента как число абсорбции дибутилфталата равен 97-105 см3. По величине абсорбции дибутилфталата судят о структурности технического углерода. Абсорбцию дибутилфталата можно измерять, например, с помощью прибора Абсорбтометр ПОС-1 путем дозирования подачи дибутилфталата и определения заданного момента вращения лопастей. Детальное описание метода определения абсорбции дибутилфталата технического углерода описано в ГОСТ СССР 25699.5.Carbon with a high dispersion index is characterized in that its specific geometric surface is 75-82 m 2 / g, and carbon with an average dispersion index has a specific geometric surface equal to 50-57 m 2 / g. The carbon used in the method has an ash content of not more than 0.45%, and the mass fraction of total sulfur is not more than 1.1%. Such an indicator of this ingredient as the absorption number of dibutyl phthalate is equal to 97-105 cm 3 . The magnitude of the absorption of dibutyl phthalate is used to judge the structural nature of carbon black. The absorption of dibutyl phthalate can be measured, for example, using the POS-1 Absorptometer device by dosing the supply of dibutyl phthalate and determining a given moment of rotation of the blades. A detailed description of the method for determining the absorption of carbon black dibutyl phthalate is described in GOST USSR 25699.5.

Йодное число - масса иода (в г), присоединяющегося к 100 г органического вещества, характеризует содержание двойных связей в ненасыщенном соединении, определяют для установления содержания реагирующих с иодом примесей. Описание метода определения йодного числа технического углерода представлено в ГОСТ СССР 25699.3. Используемый в способе углерод имеет йодное число не более 39-47 г/кг.Iodine number - the mass of iodine (in g), attached to 100 g of organic matter, characterizes the content of double bonds in the unsaturated compound, is determined to establish the content of impurities that react with iodine. A method for determining the iodine number of carbon black is described in GOST USSR 25699.3. The carbon used in the process has an iodine number of not more than 39-47 g / kg.

Указанному в формуле изобретения составу углерода отвечает углерод, который в соответствии с ГОСТ СССР 7885-86 «технический углерод» маркирован как П 324 печной, или как П 514 печной.The carbon composition indicated in the claims corresponds to carbon, which, in accordance with GOST USSR 7885-86, “carbon black” is labeled P 324 furnace, or P 514 furnace.

Углерод П 324 печной характеризуется как активный, получаемый при термоокислительном разложении жидкого углеродного сырья с высоким показателем дисперсности и средним показателем структурности.Carbon P 324 furnace is characterized as active, obtained by thermo-oxidative decomposition of liquid carbon raw materials with a high dispersion index and an average structural index.

Углерод П 514 печной характеризуется как среднеактивный, получаемый при термоокислительном разложении жидкого углеродного сырья со средним показателем дисперсности и средним показателем структурности.Carbon P 514 furnace is characterized as medium active, obtained by thermo-oxidative decomposition of liquid carbon raw materials with an average dispersion index and an average structural index.

Анализ полученных результатов показывает, что использование предлагаемого способа позволяет получить пеностекло с низкими плотностью 130-140 кг/м3 и теплопроводностью 0,062-0,064 Вт/(м·К), с высокой прочностью 1,7-1,9 МПа, а также с низким водонасыщением 0,7-0,9% объема, что обеспечивает снижение расхода пеностекла и повышения его долговечности при устройстве тепловой изоляции из пеностекла. Все полученные по заявляемому способу образцы имели замкнутые однородные ячейки.Analysis of the results shows that the use of the proposed method allows to obtain foam glass with a low density of 130-140 kg / m 3 and thermal conductivity of 0.062-0.064 W / (m · K), with high strength of 1.7-1.9 MPa, as well as low water saturation of 0.7-0.9% of the volume, which reduces the consumption of foam glass and increase its durability when installing thermal insulation from foam glass. All obtained by the claimed method, the samples had closed homogeneous cells.

Проведенные нами многочисленные пробы показали, что если используется или стекло иного состава, или углерод иного качества, или иные параметры режимов, получаемый продукт не имеет требуемых характеристик. Он обладает или же повышенной хрупкостью, или же незамкнутостью ячеек, ячейки также имеют разную величину. Теплоизоляционные свойства такого материала не отвечают поставленной задаче.Our numerous tests showed that if glass of a different composition, or carbon of a different quality, or other parameters of the regimes are used, the resulting product does not have the required characteristics. It has either increased fragility or openness of the cells; the cells also have different sizes. The thermal insulation properties of such a material do not meet the task.

Пример 1 осуществления способаAn example of the method

Приготовлена пенообразующая шихта, для чего в непрерывную двухкамерную шаровую мельницу, оснащенную футеровкой и мелющими телами из высокоглиноземистого материала с плотностью 3-4 т/м, загружен гранулят стекла следующего химического состава:A foaming mixture was prepared, for which a granulate of the following chemical composition was loaded into a continuous two-chamber ball mill equipped with a lining and grinding bodies of high alumina material with a density of 3-4 t / m:

SiO2 SiO 2 71,8% 71.8% Al2O3 Al 2 O 3 4,5% 4,5% СаОCaO 6,0% 6.0% MgOMgO 3,8% 3.8% K2O+Na2OK 2 O + Na 2 O 13,8% 13.8% Fe2O3 Fe 2 O 3 0,1% 0.1%

Исходный размер частиц гранулята стекла составляет 5-8 мм. К указанному грануляту добавлено 0, 3% от массы стекла - технического углерода марки П 514.The initial particle size of the granulate glass is 5-8 mm To the specified granulate added 0.3% by weight of glass - carbon black grade P 514.

Смесь подвергнута помолу со скоростью 0,70 кг/с до удельной поверхности пенообразующей шихты 900 м2/кг до размера частиц 1-2 мкм.The mixture was milled at a speed of 0.70 kg / s to a specific surface of the foaming mixture of 900 m 2 / kg to a particle size of 1-2 microns.

После помола шихта с газообразователем помещены в формы для последующего вспенивания. Для этого осуществлен нагрев форм до температуры 880°С у днища форм за 50 мин и температурой шихты в верхней части форм, равной 850°С, с последующей изотермической выдержкой в течение 21 мин. Охлаждение произведено до 450°С в течение 15 мин. Далее была осуществлена стабилизация продукта при температуре 590°С в течение 35 минут. После извлечения из форм продукт был подвергнут отжигу. Отжиг произведен в печи отжига по режиму равномерного охлаждения от верхней температуры отжига, равной 589°С, со скоростью охлаждения 0,8 град./мин до 30°С, продолжительность отжига заняла 12,5 часов при разница температур вдоль блока в горизонтальных и вертикальных направлениях, не превышающей 9°С.After grinding, the charge with a blowing agent is placed in molds for subsequent foaming. For this, the molds were heated to a temperature of 880 ° С at the bottom of the molds in 50 min and the temperature of the charge in the upper part of the molds was equal to 850 ° С, followed by isothermal exposure for 21 minutes. Cooling was carried out to 450 ° C for 15 minutes. Then, the product was stabilized at a temperature of 590 ° C for 35 minutes. After extraction from the molds, the product was annealed. The annealing was carried out in an annealing furnace according to the uniform cooling mode from the upper annealing temperature equal to 589 ° C, with a cooling rate of 0.8 deg./min to 30 ° C, the annealing time took 12.5 hours with the temperature difference along the block in horizontal and vertical directions not exceeding 9 ° C.

Полученное пеностекло имели плотность 135 кг/м3, теплопроводность 0,062 Вт, прочность 1,9 МПа, водонасыщение 0,7%. Ячейки равномерные, замкнутые.The resulting foam glass had a density of 135 kg / m 3 , thermal conductivity 0.062 W, strength 1.9 MPa, water saturation 0.7%. The cells are uniform, closed.

Пример 2 осуществления способаExample 2 of the method

Приготовлена пенообразующая шихта, для чего в непрерывную двухкамерную шаровую мельницу, оснащенную футеровкой и мелющими телами из высокоглиноземистого материала с плотностью 3-4 т/м, загружен гранулят стекла следующего химического состава:A foaming mixture was prepared, for which a granulate of the following chemical composition was loaded into a continuous two-chamber ball mill equipped with a lining and grinding bodies of high alumina material with a density of 3-4 t / m:

SiO2 SiO 2 70% 70% Al2O3 Al 2 O 3 7% 7% СаОCaO 6,8% 6.8% MgOMgO 3,0% 3.0% K2O+Na2OK 2 O + Na 2 O 13% 13% Fe2O3 Fe 2 O 3 0,2% 0.2%

Исходный размер частиц гранулята составляет 6-7 мм. К указанному грануляту добавлен технический углерод марки П 324 в количестве 0, 8% от массы гранулята. Смесь подвергнута помолу со скоростью 0,60 кг/с до удельной поверхности пенообразующей шихты, т.е. стекла и углерода - 850 м2/кг, или до размера частиц 3 мкм.The initial particle size of the granulate is 6-7 mm. To the specified granulate added carbon black brand P 324 in an amount of 0.8% by weight of the granulate. The mixture was milled at a rate of 0.60 kg / s to the specific surface of the foaming mixture, i.e. glass and carbon - 850 m 2 / kg, or up to a particle size of 3 microns.

После помола шихта с газообразователем помещены в формы для последующего вспенивания. Для этого осуществлен нагрев форм до температуры 850°С у днища форм за 50 мин и температурой шихты в верхней части форм, равной 820°С, с последующей изотермической выдержкой в течение 23 мин. Охлаждение произведено до 400°С в течение 15 мин. Далее была осуществлена стабилизация продукта при температуре 600°С в течение 40 мин. После извлечения из форм продукт был подвергнут отжигу. Отжиг произведен в печи отжига по режиму равномерного охлаждения от верхней температуры отжига, равной 600°С, со скоростью охлаждения 0,8 град./мин до 30°С, продолжительность отжига заняла 13 часов при разница температур вдоль блока в горизонтальном и вертикальном направлениях, не превышающей 10°С.After grinding, the charge with a blowing agent is placed in molds for subsequent foaming. For this, the molds were heated to a temperature of 850 ° С at the bottom of the molds in 50 min and the temperature of the charge in the upper part of the molds was 820 ° С, followed by isothermal exposure for 23 min. Cooling was carried out to 400 ° C for 15 minutes. Next, the product was stabilized at a temperature of 600 ° C for 40 minutes. After extraction from the molds, the product was annealed. The annealing was carried out in an annealing furnace according to the uniform cooling mode from the upper annealing temperature equal to 600 ° C, with a cooling rate of 0.8 deg./min to 30 ° C, the annealing took 13 hours with a temperature difference along the block in horizontal and vertical directions, not exceeding 10 ° C.

Полученное пеностекло имело плотность 140 кг/м3, теплопроводность 0,063 Вт, прочность 1,8 МПа, водонасыщение 0,9%.The resulting foam glass had a density of 140 kg / m 3 , thermal conductivity of 0.063 W, strength 1.8 MPa, water saturation of 0.9%.

ТаблицаTable Наименование показателейThe name of indicators ПоказателиIndicators 1one 22 33 4four 55 66 Скорость помола пенообразующей шихты, кг/сThe speed of grinding the foaming mixture, kg / s 0,010.01 0,500.50 0,600.60 0,700.70 0,400.40 0,800.80 Удельная поверхность пенообразующей шихтыThe specific surface of the foaming mixture 820820 850850 875875 900900 800800 950950 Содержание в пенообразующей шихте порошка от намола мелющих тел и футеровки, % мас.The content in the foaming charge of the powder from namol grinding bodies and lining,% wt. 4,14.1 0,60.6 0,40.4 0,30.3 2,02.0 1,11,1 Размер частиц пенообразующей шихты, мкмThe particle size of the foaming mixture, microns 1-71-7 3-43-4 2-32-3 1-31-3 1-61-6 2-72-7 Плотность пеностекла, кг/м3 Density of foam glass, kg / m 3 181181 130130 140140 140140 160160 150150 Водонасыщение, % объемаWater saturation,% volume -- 0,90.9 0,80.8 0,70.7 2,62.6 2,32,3 Теплопроводность при температуре (298±5)К, Вт/(м·К)Thermal conductivity at a temperature of (298 ± 5) K, W / (m · K) 0,0740,074 0,0620,062 0,0640,064 0,0630,063 0,0650,065 0,0700,070 Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa 1,31.3 1,71.7 1,91.9 1,81.8 1,41.4 1,51,5

Claims (1)

Способ получения пеностекла, включающий приготовление пенообразующей шихты, помол шихты, добавление в качестве газообразователя углерода, вспенивание и отжиг при заданных температурах, последующие охлаждение и стабилизацию пеностекла, отличающийся тем, что пенообразующая шихта имеет следующий химический состав: SiO2 70-75%; Al2O3 4-7%; СаО 6-7%; MgO 3-4%; K2O+Na2O 13-15%; Fe2O3 не более 0,2%, в качестве газообразователя использован углерод с высоким и/или средним показателем дисперсности; с зольностью не более 0,45%, с массовой долей общей серы не более 1,1%, с числом абсорбции дибутил-фталата 97-105 см3, йодным числом 39-47 г/кг, соотношение газообазователь: шихта равно 0,3-1,0:100; помол стекла осуществляют со скоростью 0,50-0,70 кг/с до удельной поверхности 850-900 м2/кг, до размера частиц не более 1-3 мкм, при вспенивании осуществляют нагрев форм до температуры 840-880°С за 48-52 мин с последующей изотермической выдержкой в течение 21-23 мин, при этом обеспечивают температуру у днища форм на 5-30°С больше, чем в верхней части формы, охлаждение производят до 500-400°С в течение 10-15 мин, стабилизацию осуществляют при температуре 590-610°С в течение 35-40 мин, отжиг производят в печи отжига по режиму равномерного охлаждения от верхней температуры отжига, равной 550-600°С, со скоростью охлаждения не более чем 0,75-0,85 град/мин до 29-31°С, продолжительность отжига не менее 14 ч, при разнице температур вдоль блока в горизонтальных и вертикальных направлениях на расстоянии 1-1,5 м не более 10°С. A method for producing foam glass, including preparing a foaming mixture, grinding the mixture, adding carbon as a blowing agent, foaming and annealing at predetermined temperatures, subsequent cooling and stabilization of the foam glass, characterized in that the foaming mixture has the following chemical composition: SiO 2 70-75%; Al 2 O 3 4-7%; CaO 6-7%; MgO 3-4%; K 2 O + Na 2 O 13-15%; Fe 2 O 3 not more than 0.2%, carbon with a high and / or average dispersion index was used as a blowing agent; with an ash content of not more than 0.45%, with a mass fraction of total sulfur of not more than 1.1%, with an absorption number of dibutyl phthalate of 97-105 cm 3 , an iodine number of 39-47 g / kg, the ratio of gas source: charge is 0.3 -1.0: 100; glass grinding is carried out at a speed of 0.50-0.70 kg / s to a specific surface area of 850-900 m 2 / kg, to a particle size of not more than 1-3 microns, when foaming, the molds are heated to a temperature of 840-880 ° C in 48 -52 minutes followed by isothermal exposure for 21-23 minutes, while providing a temperature at the bottom of the molds 5-30 ° C more than in the upper part of the mold, cooling to 500-400 ° C for 10-15 minutes, stabilization is carried out at a temperature of 590-610 ° C for 35-40 minutes, annealing is carried out in an annealing furnace according to the uniform cooling mode from the upper temperature annealing equal to 550-600 ° C, with a cooling rate of not more than 0.75-0.85 deg / min to 29-31 ° C, annealing time of at least 14 hours, with a temperature difference along the block in horizontal and vertical directions on a distance of 1-1.5 m not more than 10 ° C.
RU2008108736/03A 2008-03-11 2008-03-11 Method for production of foam glass RU2351554C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008108736/03A RU2351554C1 (en) 2008-03-11 2008-03-11 Method for production of foam glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008108736/03A RU2351554C1 (en) 2008-03-11 2008-03-11 Method for production of foam glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2351554C1 true RU2351554C1 (en) 2009-04-10

Family

ID=41014880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008108736/03A RU2351554C1 (en) 2008-03-11 2008-03-11 Method for production of foam glass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2351554C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013039427A1 (en) * 2011-07-29 2013-03-21 Kokaya Eduard Grigorievich Method of manufacturing porous construction items
RU2684654C2 (en) * 2017-07-26 2019-04-11 Общество с ограниченной ответственностью "АЙСИЭМ ГЛАСС КАЛУГА" Charge for producing foamed glass

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347326A (en) * 1980-03-17 1982-08-31 Asahi-Dow Limited Foamable glass composition and glass foam
RU2187473C2 (en) * 2000-07-12 2002-08-20 Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Method of manufacturing block expanded glass
RU2237031C1 (en) * 2003-05-12 2004-09-27 Наумов Владимир Иванович Method of manufacturing heat-insulating block glass foam
RU2246457C1 (en) * 2003-06-17 2005-02-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Batch for manufacturing of foamglass facing material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347326A (en) * 1980-03-17 1982-08-31 Asahi-Dow Limited Foamable glass composition and glass foam
RU2187473C2 (en) * 2000-07-12 2002-08-20 Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Method of manufacturing block expanded glass
RU2237031C1 (en) * 2003-05-12 2004-09-27 Наумов Владимир Иванович Method of manufacturing heat-insulating block glass foam
RU2246457C1 (en) * 2003-06-17 2005-02-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Batch for manufacturing of foamglass facing material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013039427A1 (en) * 2011-07-29 2013-03-21 Kokaya Eduard Grigorievich Method of manufacturing porous construction items
RU2684654C2 (en) * 2017-07-26 2019-04-11 Общество с ограниченной ответственностью "АЙСИЭМ ГЛАСС КАЛУГА" Charge for producing foamed glass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Effects of pore structure on thermal conductivity and strength of alumina porous ceramics using carbon black as pore-forming agent
Sun et al. Porous silica ceramics with closed-cell structure prepared by inactive hollow spheres for heat insulation
Liao et al. Glass foam from the mixture of reservoir sediment and Na2CO3
KR101503657B1 (en) Heat-insulating firebrick
RU2333176C1 (en) Method for obtaining construction material
Ibrahim et al. Preparation, characterization, and physicomechanical properties of glass-ceramic foams based on alkali-activation and sintering of zeolite-poor rock and eggshell
US8171751B1 (en) Foamed glass composite material and a method of producing same
Kamseu et al. Porcelain stoneware with pegmatite and nepheline syenite solid solutions: Pore size distribution and descriptive microstructure
RU2351554C1 (en) Method for production of foam glass
CN111004047A (en) Novel process for industrial mass production of foamed ceramics, application of foamed ceramics and building component
CN108483929A (en) Glass ceramics and preparation method thereof are melted in a kind of foaming for interior wall
KR101165666B1 (en) Heat insulating material for building used the lightweight aggregates that is produced by bottom ash and waste glass
CN107188610A (en) A kind of preparation method of porous silicon carbide ceramic
RU2363685C1 (en) Method for production of construction material
Apkaryan et al. Foam glass ceramics as composite granulated heat-insulating material
RU2405743C1 (en) Crude mixture for producing foamed silicate material and method of producing foamed silicate material (versions)
CN112209735A (en) Method for manufacturing high-strength foamed ceramic
Mohammed et al. Preparation and characterization of foam glass from soda lime silicate glass waste by using different dosages of limestone
RU2357933C2 (en) Charge for production of glass foam
RU2149146C1 (en) Blend for preparing foam glass
Panov et al. High-performance thermal insulation material based on waste glass
Tang et al. Preparation and investigation of heat insulation materials with microorganism-assisted foaming
RU2604527C1 (en) Porous aggregate for light concrete and heat insulating infillings
JP3634717B2 (en) Manufacturing method of lightweight foam glass tile
RU2268248C1 (en) Foamed material and method for production thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110312

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130312