RU2051869C1 - Charge for manufacture of foam glass - Google Patents

Abstract

FIELD: production of building materials. SUBSTANCE: charge uses zeolite-containing tuff with a gasifier, scrap glass and alkaline flux are added to the charge, which results in a drop of the foaming point down to 900 to 1000 C and makes it possible to use a wide range of tuffs, both of a high quality with a high content of zeolite and with a large amount of enclosing rocks. Charge for manufacture of foam glass uses, mass percent: zeolite-containing tuff - 35 to 83.5; gasifier on the basis of silicon carbide - 0.5 to 3.0; scrap glass - 10 to 50; soda ash - 6 to 12. EFFECT: facilitated procedure. 2 tbl

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству пеностекла, и может быть использовано в строительной индустрии как легкий конструкционный теплоизоляционный материал. The invention relates to construction materials, namely the production of foam glass, and can be used in the construction industry as a lightweight structural heat-insulating material.

Известно, что пеностекольный теплоизоляционный материал получают спеканием смеси стекольного порошка с газообразователем [1] Максимальная температура вспенивания по известному решению 780-930^оС в зависимости от состава используемого стекла. Состав шихты в этом случае содержит газообразователя до 2% Основной недостаток этого состава заключается в том, что для получения пеностекла высокого качества необходимо варить стекло специального состава. Это приводит к повышенным энергозатратам, а также требует использования дефицитных материалов. Возможно изготовление пеностекла из стеклобоя (оконное стекло, бой бутылок и т.д.). В этом случае качество пеностекла низкое, не имеет постоянных физико-механических характеристик, так как состав боя стекла не постоянен. Высок уровень брака при производстве.It is known that penostekolny insulating material obtained by sintering a mixture of glass powder with a blowing agent [1] Maximum temperature foaming by a known solution^of 780-930 C depending on the composition of the glass used. The composition of the charge in this case contains a blowing agent up to 2%. The main disadvantage of this composition is that in order to obtain high-quality foam glass, it is necessary to cook glass of a special composition. This leads to increased energy costs, and also requires the use of scarce materials. It is possible to produce foam glass from cullet (window glass, bottle fight, etc.). In this case, the quality of the foam glass is low, it does not have constant physical and mechanical characteristics, since the composition of glass breakage is not constant. High level of marriage in production.

Наиболее близким к предлагаемому является состав шихты для получения пеностекла, содержащей, мас. Closest to the proposed is the composition of the mixture to obtain a foam glass containing, by weight.

Цеолитсодержащий туф 99,85-99,75
Карбид кремния 0,15-0,25 [2]
Основным недостатком известного состава является высокая температура вспенивания 1160-1180^оС. Кроме того, из такого состава при 1170^оС можно изготовить пеностекло с объемной массой 420-560 кг/м³. Такое пеностекло обладает повышенными механическими свойствами и может применяться во многих областях народного хозяйства в качестве самонесущих теплоизоляционных конструкций. Для получения более легкого теплоизоляционного материала известного состава, который используется в перекрытиях зданий, тепловых установках, судах и т.д. необходимо повысить температуру вспенивания. Это приводит к еще большим энергозатратам и создаст трудноразрешимые производственные сложности из-за высоких требований к жароупорным формам.Zeolite-containing tuff 99.85-99.75
Silicon Carbide 0.15-0.25 [2]
The main drawback of known composition is a high foaming temperature^of 1160-1180 C. In addition, from this composition at 1170^{° C} can produce foamed glass with a bulk density 420-560 kg / m^3. Such foam glass has improved mechanical properties and can be used in many areas of the national economy as self-supporting heat-insulating structures. To obtain a lighter heat-insulating material of known composition, which is used in ceilings of buildings, thermal installations, ships, etc. it is necessary to increase the foaming temperature. This leads to even greater energy consumption and creates intractable manufacturing difficulties due to the high requirements for heat-resistant molds.

Кроме того, в прототипе есть ограничения в применимости цеолитсодержащих туфов по химическому составу, который в конечном итоге отражает минералогический состав породы. Приведенный в известном решении химический состав цеолитсодержащих туфов показывает, что такие породы содержат мало или практически не содержат дополнительно минералов-примесей. Такое количество плавней /CaO 2,7; Na₂O 0,77; K₂O 2,97) содержится, как правило, в чистых цеолитсодержащих породах с высоким содержанием цеолита и без больших количеств примесей. Катионы Ca²⁺, Na⁺, K⁺ в этом случае представляют собой канальные катионы, нейтрализующие отрицательный заряд алюмокремнекислородного каркаса. Они способствуют образованию высококачественного расплава, но при довольно высокой температуре 1160-1180^оС. Такие породы имеются во многих областях нашей страны (месторождения Дзегви, Шивыртуйское, Пашенское и др.), однако многие месторождения имеют низкое содержание цеолитов (меньше 40 мас.) и высокое примесей кальцитов, кварца. По известному решению при высокой температуре вспенивания (выше 1100^оС) многие породы с высоким количеством кальцитов, но не содержащие свободный кварц использовать для изготовления пеностекла нельзя. Например, в породе месторождения Тедзами много кальцита (15-20 мас.), но нет кварца. При высоких температурах окись кальция сильно понижает вязкость расплава и при отсутствии в таких породах кварца, который повышает вязкость расплава при растворении, вязкость расплава становится меньше допустимой, а пена неустойчивой. В этом случае пористая текстура или не сохраняется, или ее качество плохое. При более низких температурах (меньше 1100^оС) расплав не образуется и вспенивание шихты не происходит.In addition, the prototype has limitations in the applicability of zeolite-containing tuffs in chemical composition, which ultimately reflects the mineralogical composition of the rock. The chemical composition of zeolite-containing tuffs given in a well-known solution shows that such rocks contain little or no additional mineral impurities. Such a number of fluxes / CaO 2.7; Na₂ O 0.77; K₂ O 2,97) is contained, as a rule, in pure zeolite-containing rocks with a high zeolite content and without large amounts of impurities. The Ca²⁺ , Na⁺ , K⁺ cations in this case are channel cations that neutralize the negative charge of the aluminum-silicon-oxygen skeleton. They promote the formation of high melt, but at a rather high temperature of 1160-1180^C. These rocks are available in many areas of our country (deposit Dzegvi, Shivyrtuyskoe, Pashenskoe et al.), But many fields have a low content of zeolites (under 40 wt.) and high impurities of calcite, quartz. According to a known solution at a high foaming temperature (above 1100^C), many rocks with high amounts of calcite, but not containing free silica used to manufacture foam glass is impossible. For example, in the rock of the Tedzami deposit there is a lot of calcite (15-20 wt.), But no quartz. At high temperatures, calcium oxide greatly reduces the viscosity of the melt and in the absence of quartz in such rocks, which increases the viscosity of the melt upon dissolution, the melt viscosity becomes less than acceptable and the foam is unstable. In this case, the porous texture is either not preserved, or its quality is poor. At lower temperatures (less than¹¹⁰⁰ C) melt is formed and the batch foaming does not occur.

Есть породы противоположного характера с низким содержанием вмещающих пород-примесей типа кальцитов, но с высоким содержанием кварца (например, Пегасское, Лютогское и др. месторождения). Такие породы вспениваются только при температуре выше 1200^оС, что также исключает возможность применения таких пород по известному решению.There are rocks of the opposite nature with a low content of host rocks-impurities such as calcite, but with a high content of quartz (for example, Pegasskoye, Lyutogskoye and other deposits). Such rocks foamed only at temperatures above 1200^{° C,} which also excludes the possibility of using such species by the known solution.

Целью изобретения является снижение температуры вспенивания и расширение сырьевой базы. The aim of the invention is to reduce the foaming temperature and the expansion of the raw material base.

Шихта содержит следующие соотношения компонентов, мас. The mixture contains the following ratio of components, wt.

Цеолитсодержащий туф 35-83,5
Бой стекла 10-50
Щелочный плавень 6-12
Газообразователь 0,5-3
Цеолитсодержащий туф состоит из, мас.Zeolite-containing tuff 35-83.5
Glass break 10-50
Alkaline melt 6-12
Gas blower 0.5-3
Zeolite-containing tuff consists of, by weight.

SiO₂ 53,5-71; Al₂O₃ 11,8-15,3; CaO 1,4-10; MgO 0,19-5,0; Na₂O 0,7-4,3; K₂O 1,1-4,5; Fe₂O₃ 1,6-3,8; TiO₂ 0,3-0,6; ппп 8,5-18.SiO₂ 53.5-71; Al₂ O₃ 11.8-15.3; CaO 1.4-10; MgO 0.19-5.0; Na₂ O 0.7-4.3; K₂ O 1.1-4.5; Fe₂ O₃ 1.6-3.8; TiO₂ 0.3-0.6; ppp 8.5-18.

Туфы с таким химическим составом представляют обширную группу цеолитсодержащих пород как с высоким содержанием цеолитов, так и с низким, но с примесями в виде карбонатных пород (кальциты, доломиты), кварца, полевых шпатов и т.д. За счет наличия в предлагаемом составе порошкообразного боя стекла с низкими температурами плавления 750-800^оС в шихте образуется стекло, способное растворять в себе аморфизированный до 900^оС туф. Щелочные плавни, например, кальцинированная сода, способствуют снижению вязкости расплава, что облегчает растворение твердой компоненты шихты.Tuffs with such a chemical composition represent an extensive group of zeolite-containing rocks with both high zeolite content and low, but with impurities in the form of carbonate rocks (calcites, dolomites), quartz, feldspars, etc. Due to the presence of powdered composition in the present combat glass with low melting temperatures^of 750-800 C in the mixture formed glass capable of dissolving a amorphised to 900^C. tuff. Alkaline melt, for example, soda ash, reduce the viscosity of the melt, which facilitates the dissolution of the solid components of the charge.

Для изготовления пеностекла хорошего качества с постоянными физико-механическими свойствами в составе шихты количество боя стекла не должно превышать 50 мас. а для обеспечения низкой температуры вспенивания шихта, кроме того, должна содержать плавень. Совокупность вышеуказанных двух компонентов, каждый из которых в отдельности обеспечивает снижение температуры вспенивания до 1060^оС, позволяет производить вспенивание при 900-1000^оС. Состав шихты позволяет использовать цеолитсодержащие породы широкого диапазона химического состава, что обусловлено разнообразием минерального состава туфов как высококачественных с высоким содержанием цеолита, так и с низким, с большим количеством вмещающих пород.For the manufacture of good quality foam glass with constant physical and mechanical properties in the composition of the charge, the amount of glass breakage should not exceed 50 wt. and to ensure a low foaming temperature of the mixture, in addition, must contain melt. The totality of the above two components, each of which individually reduces the foaming temperature to 1060^{° C,} enables foaming at 900-1000^C. Composition of charge allows the use of zeolite-containing rocks of a wide range of chemical composition, because of the variety of mineral composition tuffs as a high quality zeolite content, and low, with a large number of host rocks.

Ниже приведен пример получения пеностекла из цеолитсодержащих туфов с различными химическими свойствами. Below is an example of producing foam glass from zeolite-containing tuffs with various chemical properties.

В табл.1 приведены данные химического состава различных цеолитсодержащих туфов. Table 1 shows the chemical composition of various zeolite-containing tuffs.

П р и м е р. Цеолитсодержащую породу дробят в бегунах или дробилках, измельчают в шаровой мельнице. Тонкость помола характеризуется прохождением всей пробы через сито 0,5 мм. Измельченный туф перемешивают с газообразователем. Смесь загружают в металлические формы и обжигают при температуре вспенивания 900-1000^оС. Скорость нагрева до температуры вспенивания составляет 320-340^оС в 1 ч. Выдержка при конечной температуре 0,5-1,0 ч. Вспененный материал охлаждают в течение 16-20 ч.PRI me R. Zeolite-containing rock is crushed in runners or crushers, crushed in a ball mill. The grinding fineness is characterized by the passage of the entire sample through a 0.5 mm sieve. The ground tuff is mixed with a blowing agent. The mixture was charged in a metal mold and fired at a foaming temperature^of 900-1000 C. The heating rate up to the foaming temperature of 320-340^{° C} in 1 h. Extract with a final temperature of 0.5-1.0 h. The foamed material is cooled for 16 -20 hours

В табл.2 приведены конкретные составы пеностекла и его свойства. Table 2 shows the specific composition of the foam glass and its properties.

В качестве газообразователя может использоваться любой материал, содержащий карбид кремния. В качестве такого материала может служить порошок карбида кремния или отход от производства карбида кремния, или вышедшие из строя (лом) силитовые стержни, и др. материалы, содержащие карбид кремния. As the blowing agent, any material containing silicon carbide can be used. As such a material, silicon carbide powder or a waste from the production of silicon carbide, or broken (scrap) silicon rods, and other materials containing silicon carbide can serve.

Ограничение стеклобоя в шихте 10-50 мас. связано с тем, что при содержании его в шихте больше 50 мас. происходит снижение качества пористой текстуры, образование губчатой открытой пористости; физико-механические свойства пеностекла нестабильны. При уменьшении стеклобоя в шихте меньше чем 10 мас. вспениваемость шихты в указанном температурном интервале прекращается, так как при этом расплава стекла в шихте оказывается недостаточно для растворения цеолитовой компоненты. Limitation of cullet in the mixture of 10-50 wt. due to the fact that when it is contained in the charge more than 50 wt. there is a decrease in the quality of the porous texture, the formation of spongy open porosity; physico-mechanical properties of foam glass are unstable. When reducing cullet in the charge is less than 10 wt. the foaming of the mixture in the specified temperature range ceases, since in this case the glass melt in the mixture is not enough to dissolve the zeolite component.

Содержание кальцинированной соды в составе шихты ограничено тем, что при введении в состав меньше 6 мас. шихта не вспенивается, больше 12 мас. качество пеностекла резко ухудшается, образуется губчатообразное некачественное стекло со слабой устойчивостью пены. Кроме того, повышенный расход этих компонентов приводит к увеличению себестоимости пеностекла. The content of soda ash in the composition of the charge is limited by the fact that when introduced into the composition of less than 6 wt. the mixture does not foam, more than 12 wt. the quality of the foam glass deteriorates sharply, a sponge-like low-quality glass with poor foam stability is formed. In addition, the increased consumption of these components leads to an increase in the cost of foam glass.

Как следует из табл.2, из предлагаемого состава можно изготавливать пеностекло при 900-1000^оС, что позволяет использовать типовое оборудование, применяемое в пеностекольном производстве, значительно снизить расходы по обслуживанию оборудования. Подшихтовка сырьевой смеси стеклобоем и кальцинированной содой обеспечивает возможность использования различных цеолитсодержащих пород как с высоким содержанием цеолита, так и с низким.As can be seen from Table 2, the proposed composition of foam glass can be manufactured at 900-1000^{° C,} which allows the use of standard equipment used in the manufacture of penostekolnom significantly reduce the cost of maintenance of the equipment. The mixing of the raw mix with cullet and soda ash enables the use of various zeolite-containing rocks with both a high zeolite content and a low one.

Claims (1)

Translated fromRussian

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА, включающая цеолитсодержащий туф и газообразователь на основе карбида кремния, отличающаяся тем, что, с целью снижения температуры вспенивания и расширения сырьевой базы, она дополнительно содержит стеклобой и кальцинированную соду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цеолитсодержащий туф - 35,0 - 83,5
Газообразователь на основе карбида кремния - 0,5 - 3,0
Стеклобой - 10,0 - 50,0
Кальцинированная сода - 6,0 - 12,0MIXTURE FOR PREPARATION OF FOAM GLASS, including zeolite-containing tuff and a blowing agent based on silicon carbide, characterized in that, in order to reduce the foaming temperature and expand the raw material base, it additionally contains cullet and soda ash in the following ratio, wt.%:
Zeolite-containing tuff - 35.0 - 83.5
Silicon carbide gas blower - 0.5 - 3.0
Cullet - 10.0 - 50.0
Soda ash - 6.0 - 12.0

Images