[go: up one dir, main page]

RU2835352C1 - Fractional insulation from foamed glass with closed porous structure and method for production thereof - Google Patents

Fractional insulation from foamed glass with closed porous structure and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2835352C1
RU2835352C1 RU2023133348A RU2023133348A RU2835352C1 RU 2835352 C1 RU2835352 C1 RU 2835352C1 RU 2023133348 A RU2023133348 A RU 2023133348A RU 2023133348 A RU2023133348 A RU 2023133348A RU 2835352 C1 RU2835352 C1 RU 2835352C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
temperature
silicate
foamed
temperature range
Prior art date
Application number
RU2023133348A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Борисович Фефелов
Юрий Александрович Коломийцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АПРЕЛЬ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "АПРЕЛЬ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АПРЕЛЬ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2835352C1 publication Critical patent/RU2835352C1/en

Links

Abstract

FIELD: performing operations.
SUBSTANCE: invention relates to production of fractional insulation from foamed glass with closed pore system, which can be used in construction and road industry. Mixture for making fractional insulation from foamed glass includes scrap glass, glycerine as a foaming agent, as well as silicate glass with a silicate modulus of M=3.27, with the following ratio of components, wt.%: glycerine 0.5-5.0, silicate glass Na2O(SiO2)n 7-9, glass-forming component – scrap glass of different fractions from 0.2 to 120 mcm – the rest. Components are mixed at temperature of 40-60 °C, heated in furnace to temperature of 600 °C, after which glass is softened, and with further increase in temperature – successive sintering, pore formation in the temperature range from 660 to 780 °C and foaming at temperature up to 950 °C. After solidification of the foamed melt in the temperature range from 950 to 750 °C is subjected to sharp cooling in the temperature range from 750 to 30 °C with flowing air at room temperature to undergo a natural crushing process to obtain the finished material.
EFFECT: reduced bulk density and improved heat-insulating properties of fractionated foamed glass with simultaneous increase in strength of granules.
2 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в строительной и дорожной индустрии как легкий теплоизоляционный и в тоже время обладающий высокой способностью выдерживать нагрузки материал с различной плотностью, разной заданной фракционной составляющей, прочностью и теплотехническими свойствами. Предлагаемый фракционный утеплитель используется для утепления плоских эксплуатируемых и неэксплуатируемых крыш, а также для морозозащитного слоя дорожных одежд.The invention relates to building materials and can be used in the construction and road industry as a lightweight heat-insulating material and at the same time possessing a high ability to withstand loads with different density, different specified fractional component, strength and thermal properties. The proposed fractional insulation is used for the insulation of flat exploited and non-exploited roofs, as well as for the frost-protective layer of road pavements.

Известна шихта для изготовления пеностекла (см. а.с. N292909, от 15.01.1971), позволяющая получать пеностекла с закрытыми порами, имеющая в своем составе, мас. %:A batch for the production of foam glass is known (see patent N292909, dated 15.01.1971), which allows the production of foam glass with closed pores, having in its composition, wt. %:

Гидрат окиси натрия - 6-8,5,Sodium hydroxide hydrate - 6-8.5,

Перлит (вулканическое стекло) - 91,5-94,0.Perlite (volcanic glass) - 91.5-94.0.

Однако известный состав имеет сравнительно высокую температуру вспенивания 850-950°С, длительный период обжига (15-60 мин) и невысокую термостойкость 300°С. По известному составу плотность пеностекла достигает 0,9 г/см3, что нежелательно для теплоизоляционного материала.However, the known composition has a relatively high foaming temperature of 850-950°C, a long firing period (15-60 min) and low heat resistance of 300°C. According to the known composition, the density of foam glass reaches 0.9 g/cm3, which is undesirable for heat-insulating material.

Известна шихта для получения пеностекла (см. а.с. N393227, от 05.08.1973.), предусматривающая варку стекла с добавлением Al2O3, носители которого является нефелиновый концентрат, измельчение стекла в шаровой мельнице, смешение с газообразователем и дальнейшей термообработкой в туннельной печи по порошковому способу.A batch for producing foam glass is known (see patent N393227, dated 05.08.1973), which involves melting glass with the addition of Al2O3, the carrier of which is nepheline concentrate, grinding the glass in a ball mill, mixing with a blowing agent and subsequent heat treatment in a tunnel furnace using the powder method.

Состав шихты при этом, мас. %:The composition of the batch in this case, wt. %:

SiO2 - 68-71,SiO2 - 68-71,

CaO+MgO - 5-9,CaO+MgO - 5-9,

R2O - 14,5-15,0,R2O - 14.5-15.0,

Fe2O3 - до 5,Fe2O3 - up to 5,

SO3 - 0,2-0,4,SO3 - 0.2-0.4,

и, кроме тогоand besides

Al2O3 - 3-10.Al2O3 - 3-10.

Однако стекло в известном способе варят в ванной печи при максимальной температуре 1450°С, затем измельчают в шаровой мельнице, смешивают с газообразователем и получают пеностекло в туннельной печи при температурах выше 800°С.However, in the known method, glass is melted in a bath furnace at a maximum temperature of 1450°C, then crushed in a ball mill, mixed with a blowing agent, and foam glass is obtained in a tunnel furnace at temperatures above 800°C.

Аналогичным по технической сущности и по химическому составу используемой шихты является состав для получения пеностекла путем варки стекла (см. а.с. N806627, С03С 11/00, БИ N 7, 1981 г.) при следующем соотношении компонентов, мас. %: SiO2 72; Al2O3+Fe2O3 до 1,2; CaO 6; MgO 0,4; Na2O 16,5; SO3 0,3.Similar in technical essence and chemical composition to the batch used is the composition for producing foam glass by glass melting (see A.S. N806627, C03C 11/00, BI N 7, 1981) with the following ratio of components, wt. %: SiO2 72; Al2O3+Fe2O3 up to 1.2; CaO 6; MgO 0.4; Na2O 16.5; SO3 0.3.

Однако в известном получении состава, как и в предыдущем присутствует высокотемпературная варка стекла с последующим вспениванием его по порошковой технологии. Нефелиновый концентрат от 5 до 15 мас. % вводится в отличие от предыдущего получения состава не на стадии варки основного стекла, а на стадии помола перед вспениванием. Составы характеризуются энергоемкостью процесса и сложностью технологии.However, in the known preparation of the composition, as in the previous one, there is high-temperature glass melting with subsequent foaming using powder technology. Nepheline concentrate from 5 to 15 wt. % is introduced, unlike in the previous preparation of the composition, not at the stage of melting the main glass, but at the stage of grinding before foaming. The compositions are characterized by the energy intensity of the process and the complexity of the technology.

Наиболее близким решением является способ производства фракционного утеплителя из вспененного стекла для дорожного строительства в виде шихты см. патент РФ №2681157, получаемой: смешиванием вспенивающего агента в количестве 0,5…5,0 мас. %, модификатора Na2O(Si02)n с силикатным модулем 3.2 в количестве 0,1-6% мас. % и стеклообразующего компонента - остальное при температуре 40-60°С, нагрев смеси в печи до температуры 600-660°С до спекания и размягчения частиц стекла, порообразование в диапазоне температур 660-780°С, вспенивание смеси в диапазоне температур 780-950°С, отверждение при температуре 950-750°С с последующим резким охлаждением от температуры 750°С до 30°С.The closest solution is a method for producing fractional insulation from foamed glass for road construction in the form of a batch, see Russian patent No. 2681157, obtained by mixing a foaming agent in an amount of 0.5...5.0 wt. %, a Na2O(Si02)n modifier with a silicate modulus of 3.2 in an amount of 0.1-6% wt. % and a glass-forming component - the rest at a temperature of 40-60 ° C, heating the mixture in a furnace to a temperature of 600-660 ° C until sintering and softening of the glass particles, pore formation in the temperature range of 660-780 ° C, foaming the mixture in the temperature range of 780-950 ° C, hardening at a temperature of 950-750 ° C followed by rapid cooling from a temperature of 750 ° C to 30 ° C.

Техническим результатом является уменьшение насыпной плотности и повышение теплоизоляционных свойств фракционного утеплителя с замкнутой ячейкой. Повышение теплоизоляционных свойств и уменьшение насыпной плотности достигается путем вариативности при производстве фракционированного пеностекла, за счет изменения величины помола, временного режима производства пеностекла, а также за счет увеличения величины поры. Повышение прочности достигается за счет толщины стенки поры.The technical result is a decrease in bulk density and an increase in the thermal insulation properties of fractional insulation with a closed cell. An increase in thermal insulation properties and a decrease in bulk density are achieved by variability in the production of fractional foam glass, by changing the grinding value, the time mode of foam glass production, and also by increasing the pore size. Increased strength is achieved due to the thickness of the pore wall.

Технический результат достигается изменением качественного состава шихты, а также изменением временного интервала нахождения шихты в зоне спекания, в зависимости от типа материала, который планируется получить.The technical result is achieved by changing the qualitative composition of the charge, as well as by changing the time interval of the charge being in the sintering zone, depending on the type of material that is planned to be obtained.

Таким образом фракционный утеплитель из вспененного стекла с закрытой пористой структурой включает стекольный бой и глицерин, как пенообразователь, а также дополнительный компонент - силикатное стекло, при следующем соотношении компонентов, мас. %:Thus, fractional insulation made of foamed glass with a closed porous structure includes broken glass and glycerin as a foaming agent, as well as an additional component - silicate glass, with the following ratio of components, wt. %:

- глицерин в количестве 0,5-5,0,- glycerin in the amount of 0.5-5.0,

- силикатное стекло Na2O(SiO2)n с силикатным модулем М=3,27 в количестве 1-9,- silicate glass Na2O(SiO2)n with a silicate modulus M=3.27 in the amount of 1-9,

- стекольный бой разных фракций от 0,2 мкм до 120 мкм - остальное. - broken glass of different fractions from 0.2 microns to 120 microns - the rest.

Традиционно стекольный бой доводят до состояния муки тонкоизмельченное силикатное стекло (частицы 2 - 10 мкм). Предлагаемый метод позволяет снизить требование к фракционному составу помола (120 мкм), тем самым сократив энергозатраты на подготовку стеклообразующего компонента и улучшив возможность задавать необходимые технические параметры. Состав стеклообразующего компонента имеет разные фракции от 0,2 мкм до 120 мкм - это уникальное соотношение частиц разных размеров дает возможность получения готовой продукции с необходимыми характеристиками по теплопроводности и по прочности.Traditionally, glass waste is reduced to the state of flour by finely ground silicate glass (particles 2 - 10 μm). The proposed method allows to reduce the requirement for the fractional composition of grinding (120 μm), thereby reducing energy costs for the preparation of the glass-forming component and improving the ability to set the necessary technical parameters. The composition of the glass-forming component has different fractions from 0.2 μm to 120 μm - this unique ratio of particles of different sizes makes it possible to obtain finished products with the required characteristics in terms of thermal conductivity and strength.

Низкое водопоглощение, высокие прочностные характеристики, изготовленного из сырьевой шихты с дополнительным введением модификатора, основано на особенностях процессов физического и физико-химического характера, происходящих при помоле и нагреве шихты, а также в смещении и увеличении зоны спекания по сравнению с традиционным способом изготовления пеностекольного щебня.Low water absorption, high strength characteristics, made from raw material batch with additional introduction of a modifier, is based on the features of the physical and physicochemical processes occurring during grinding and heating of the batch, as well as in the displacement and increase of the sintering zone compared to the traditional method of manufacturing foam glass crushed stone.

Способ производства фракционного утеплителя из вспененного стекла с закрытой пористой структурой включает перемешивание стеклообразующего компонента, пенообразователя и модификатора. При этом в качестве пенообразователя используют глицерин, а в качестве модификатора (Na2O(SiO2)n, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The method for producing fractional insulation from foamed glass with a closed porous structure includes mixing a glass-forming component, a foaming agent and a modifier. In this case, glycerin is used as a foaming agent, and (Na2O(SiO2)n) is used as a modifier, with the following ratio of components, wt. %:

- глицерин 0,5-5,0,- glycerin 0.5-5.0,

- силикатное стекло (Na20(SiO2)n) (с заданным силикатным модулем 3.27) - 1-9,- silicate glass (Na20(SiO2)n) (with a given silicate modulus of 3.27) - 1-9,

- стекольный бой - остальное. При этом стекольный бой включает разные фракции стеклообразующего компонента от 0,2 мкм до 120 мкм.- broken glass - the rest. In this case, broken glass includes different fractions of the glass-forming component from 0.2 µm to 120 µm.

Способ заключается в следующем:The method is as follows:

- нагрев смеси в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла,- heating the mixture in a furnace to a temperature of 600-620°C until the glass particles soften,

- спекание смеси в течении 26-30 минут при плавном увеличении температур от 620 до 660°С,- sintering the mixture for 26-30 minutes with a smooth increase in temperature from 620 to 660°C,

- порообразование в диапазоне температур от 660 до 780°С,- pore formation in the temperature range from 660 to 780°C,

- вспенивание в диапазоне температур от 780 до 950°С,- foaming in the temperature range from 780 to 950°C,

- остекленение затвердевание вспененного расплава, в диапазоне температур от 950 до 750°С,- glazing solidification of foamed melt, in the temperature range from 950 to 750°C,

- охлаждение в диапазоне температур от 750 до 30°С на выходе из печи и формирование конечного продукта.- cooling in the temperature range from 750 to 30°C at the exit from the furnace and formation of the final product.

Пример получения пеностекла по патенту РФ 2681157An example of obtaining foam glass according to Russian patent 2681157

Известный способ (получение пеностекольного материала с закрытой пористой структурой насыпной объемной плотности 190-240 кг/м3).A well-known method (obtaining foam glass material with a closed porous structure of bulk density of 190-240 kg/m3).

1. Этап смешивания вспенивающего компонента, дополнительных компонент, а также муки стеклобоя - 5% вспенивающий компонент.1. The stage of mixing the foaming component, additional components, and broken glass flour - 5% foaming component.

2. Пенообразователь, как правило, углеродсодержащее вещество (сажа, уголь, или пищевой глицерин), как правило, присутствует в количестве от 1 до примерно 5 весовых процентов. Смешанную и прессованную субстанцию отсыпают на ленту в ряды порошковой смеси, в насыпи смеси, обычно имеющей естественный угол откоса приблизительно от 15 до 50 градусов.2. The foaming agent, usually a carbonaceous substance (carbon black, coal, or food grade glycerin), is typically present in an amount of from 1 to about 5 weight percent. The mixed and pressed substance is poured onto a belt into rows of powder mixture, in a mound of mixture typically having a natural angle of repose of about 15 to 50 degrees.

3. После смешивания материал на ленте заходит в печь, где производится спекание материала при в диапазоне температур 620-660°С. При нагреве шихты происходит сначала размягчение частиц стекла (600…620°С), затем спекание частиц - образование стекломассы и образование дополнительных контактирующих поверхностей. Время спекания при данном способе составляет 21-22 минуты, в зависимости от типа оборудования.3. After mixing, the material on the belt enters the furnace, where the material is sintered at a temperature range of 620-660°C. When the batch is heated, the glass particles first soften (600…620°C), then the particles sinter - the formation of glass mass and the formation of additional contact surfaces. The sintering time with this method is 21-22 minutes, depending on the type of equipment.

4. Далее происходит процесс порообразования, а затем вспенивания смеси в температурном диапазоне 660-950°С, до получения мягкой вспененной субстанции.4. Next, the process of pore formation occurs, followed by foaming of the mixture in the temperature range of 660-950°C, until a soft foamed substance is obtained.

После того как температура смеси достигает 780°С, стеклянная смесь будет смягченной настолько, что позволяет пропускать сквозь себя выделенный углекислый газ. Объем субстанции расширяется. Выход углекислого газа через стекломассы массы в первую очередь отвечает за формирование клеток и пор в нем. Вспенивание проводится в течение периода времени при максимальной температуре вспенивания, например, от около 780 до 950°С.After the temperature of the mixture reaches 780°C, the glass mixture will be softened so much that it allows the released carbon dioxide to pass through itself. The volume of the substance expands. The release of carbon dioxide through the glass mass is primarily responsible for the formation of cells and pores in it. Foaming is carried out for a period of time at the maximum foaming temperature, for example, from about 780 to 950°C.

5. Далее наступает отвердение расплава при температуре 950-750°С5. Then the melt solidifies at a temperature of 950-750°C.

6. Этап охлаждения начинается при температуре 750°С6. The cooling stage begins at a temperature of 750°C

7. Сразу же после этого (немедленно) производится резкое охлаждение субстанции проточным воздухом нормальной(комнатной) температуры до получения итогового готового материала.7. Immediately after this (immediately) the substance is rapidly cooled with flowing air at normal (room) temperature until the final finished material is obtained.

Стекло вспенивается до высокой плотности и пористой структуры, температура печи быстро снижается до температуры, при которой приостанавливается вспенивание. Затем при помощи воздуха резко охлаждают до появления «термического шока» стекла, для того чтобы прошел процесс естественного дробления.The glass is foamed to a high density and porous structure, the furnace temperature is rapidly reduced to a temperature at which foaming stops, then cooled rapidly with air until the glass experiences "thermal shock" so that the natural crushing process can occur.

После естественного распада получаются камни неправильной формы с закрытой воздухо и водонепроницаемой пористой структурой.After natural decay, irregularly shaped stones with a closed air- and water-impermeable porous structure are obtained.

Насыпная объемная плотность составляет от 190 до 250 кг/м3. Средняя величина поры 0,08-0,1 мм. Теплопроводности рабочего слоя, как правило, при заявленной плотности составляет, как правило, 0,085-0,095 Вт/(м⋅°С).The bulk density is from 190 to 250 kg/ m3 . The average pore size is 0.08-0.1 mm. Thermal conductivity of the working layer, as a rule, at the declared density is, as a rule, 0.085-0.095 W/(m⋅°C).

Примеры получения пеностекла с заданной насыпной плотностью и теплоизоляционными свойствами описываемым данным изобретением:Examples of obtaining foam glass with a given bulk density and thermal insulation properties described by this invention:

Пример 1 Получение фракционированного пеностекольного материала с закрытой пористой структурой с заданной насыпной плотностью 80-110 кг/м3 и теплопроводности рабочего слоя (уплотненного) 0,06 -0,065 Вт/(м⋅°С).Example 1. Obtaining fractionated foam glass material with a closed porous structure with a given bulk density of 80-110 kg/m3 and thermal conductivity of the working layer (compacted) of 0.06 -0.065 W/(m⋅°C).

1. Этап смешивания вспенивающего компонента, дополнительных компонент, а также муки стеклобоя (Предлагаемый метод позволяет применять помол с фракционным составом от 0,2 мкм до 120 мкм. Это уникальное соотношение частиц разных размеров дает возможность получения готовой продукции с необходимыми характеристиками. Более крупные частицы стекла дают прочность, так как образуют стенки большей толщины, что позволяет достигать большей ячейки, без ухудшения прочностных характеристик).1. The stage of mixing the foaming component, additional components, and glass cullet flour (The proposed method allows the use of grinding with a fractional composition from 0.2 μm to 120 μm. This unique ratio of particles of different sizes makes it possible to obtain finished products with the required characteristics. Larger glass particles provide strength, since they form walls of greater thickness, which allows achieving a larger cell without deteriorating the strength characteristics).

- 5% вспенивающий компонент(глицерин);- 5% foaming component (glycerin);

- силикатное стекло (Na2O(SiO2)n) с заданным силикатным модулем М=3.27 - 7%.- silicate glass (Na2O(SiO2)n) with a given silicate modulus M=3.27 - 7%.

Контроль температуры при смешивании. Температурный диапазон должен находится в диапазоне 40-60°С.Temperature control during mixing. The temperature range should be between 40-60°C.

2. После смешивания материал на ленте заходит в печь где нагревается до 620°С, при дальнейшем производится спекание материала при диапазоне температур 620-660°С. При нагреве шихты происходит сначала размягчение частиц стекла (600…620°С), затем спекание частиц - образование стекломассы и образование дополнительных контактирующих поверхностей. На данном этапе происходит плавное увеличение температуры смеси в зоне спекания с 620 до 660°С в течение 30 минут. В результате смесь становится менее плотной и с большей порой, чем в известном способе (примерно 0,7 мм), что в конечном итоге позволит достичь большего объема, замкнутого газ/воздуха в единице пеностекла, чем в известном способе.2. After mixing, the material on the belt enters the furnace where it is heated to 620°C, then the material is sintered at a temperature range of 620-660°C. When heating the batch, the glass particles first soften (600…620°C), then the particles sinter - the formation of glass mass and the formation of additional contact surfaces. At this stage, the temperature of the mixture in the sintering zone smoothly increases from 620 to 660°C over 30 minutes. As a result, the mixture becomes less dense and has a larger pore than in the known method (approximately 0.7 mm), which will ultimately allow achieving a larger volume of closed gas/air in a unit of foam glass than in the known method.

3. Далее происходит процесс порообразования смеси в температурном диапазоне 660-780 гр. С.3. Next, the process of pore formation of the mixture occurs in the temperature range of 660-780 degrees C.

4. При температуре 720-765°С модификатор (Na2O(SiO2)n) в расплаве шихты образует твердые частицы.4. At a temperature of 720-765°C, the modifier (Na2O(SiO2)n) in the batch melt forms solid particles.

5. Далее происходит процесс вспенивания смеси в температурном диапазоне 780-950°С, до получения мягкой вспененной субстанции.5. Next, the process of foaming the mixture occurs in the temperature range of 780-950°C, until a soft foamed substance is obtained.

После того как температура смеси достигает 780°С, стеклянная смесь будет смягченной настолько, что позволяет пропускать сквозь себя выделенный углекислый газ. Объем субстанции расширяется. Выход углекислого газа через стекломассы массы в первую очередь отвечает за формирование клеток и пор в нем. Вспенивание проводится в течение периода времени при максимальной температуре вспенивания, например, от около 780 до 950°С.After the temperature of the mixture reaches 780°C, the glass mixture will be softened so much that it allows the released carbon dioxide to pass through itself. The volume of the substance expands. The release of carbon dioxide through the glass mass is primarily responsible for the formation of cells and pores in it. Foaming is carried out for a period of time at the maximum foaming temperature, for example, from about 780 to 950°C.

6. Далее наступает отвердение расплава при температуре 950-750°С.6. Next, the melt solidifies at a temperature of 950-750°C.

7. Этап охлаждения начинается при температуре 750°С.7. The cooling stage begins at a temperature of 750°C.

8. Сразу же после этого (немедленно) производится резкое охлаждение субстанции проточным воздухом нормальной (комнатной) температуры до получения итогового готового материала.8. Immediately after this (immediately) the substance is rapidly cooled with flowing air at normal (room) temperature until the final finished material is obtained.

Стекло вспенивается до требуемой плотности и более высокой пористой структуры, температура печи быстро снижается до температуры, при которой приостанавливается вспенивание. Затем при помощи воздуха резко охлаждают до появления «термического шока» стекла, для того чтобы прошел процесс естественного дробления.The glass is foamed to the required density and higher pore structure, the furnace temperature is quickly reduced to a temperature at which foaming stops. Then, using air, it is rapidly cooled until the glass experiences a "thermal shock" so that the natural crushing process occurs.

После естественного распада (дробления) получаются более легкие камни неправильной формы с закрытой воздухо- и водонепроницаемой пористой структурой. Насыпная объемная плотность составляет 80-110 кг/м3, теплопроводности рабочего слоя (уплотненного) 0,06-0,065 Вт/(м⋅°С).After natural disintegration (crushing), lighter stones of irregular shape with a closed air- and water-impermeable porous structure are obtained. The bulk density is 80-110 kg/m3, the thermal conductivity of the working layer (compacted) is 0.06-0.065 W/(m⋅°C).

Пример 2. Получение фракционированного пеностекольного материала с закрытой пористой структурой с заданной насыпной плотностью 120-130 кг/м3 и теплопроводности рабочего слоя (уплотненного) 0,072-0,075 Вт/(м⋅°С).Example 2. Obtaining fractionated foam glass material with a closed porous structure with a given bulk density of 120-130 kg/m3 and thermal conductivity of the working layer (compacted) of 0.072-0.075 W/(m⋅°C).

1. Этап смешивания вспенивающего компонента, дополнительных компонент, а также муки стеклобоя (Предлагаемый метод позволяет применять помол с фракционным составом от 0,2 мкм до 120 мкм. Это уникальное соотношение частиц разных размеров дает возможность получения готовой продукции с необходимыми характеристиками. Более крупные частицы стекла дают прочность, так как образуют стенки большей толщины, что позволяет достигать большей ячейки, без ухудшения прочностных характеристик).1. The stage of mixing the foaming component, additional components, and glass cullet flour (The proposed method allows the use of grinding with a fractional composition from 0.2 μm to 120 μm. This unique ratio of particles of different sizes makes it possible to obtain finished products with the required characteristics. Larger glass particles provide strength, since they form walls of greater thickness, which allows achieving a larger cell without deteriorating the strength characteristics).

2. - 5% вспенивающий компонент(глицерин);2. - 5% foaming component (glycerin);

- силикатное стекло (Na2O(SiO2)n) (с заданным силикатным модулем М=3.27) - 7%.- silicate glass (Na2O(SiO2)n) (with a given silicate modulus M=3.27) - 7%.

Контроль температуры при смешивании. Температурный диапазон должен находится в диапазоне 40-60°С.Temperature control during mixing. The temperature range should be between 40-60°C.

3. После смешивания материал на ленте заходит в печь, где производится спекание материала при в диапазоне температур 620-660°С. При нагреве шихты происходит сначала размягчение частиц стекла (600…620°С), затем спекание частиц - образование стекломассы и образование дополнительных контактирующих поверхностей. На данном этапе происходит плавное увеличение температуры смеси в зоне спекания с 620 до 660°С в течение 27 минут. В результате смесь становится менее плотной и с большей порой, чем в известном способе (примерно 0,5 мм), что в конечном итоге позволит достичь большего объема, замкнутого газ/воздуха в единице пеностекла, чем в известном способе.3. After mixing, the material on the belt enters the furnace, where it is sintered at a temperature range of 620-660°C. When the batch is heated, the glass particles first soften (600…620°C), then the particles sinter - the glass mass is formed and additional contact surfaces are formed. At this stage, the temperature of the mixture in the sintering zone smoothly increases from 620 to 660°C over 27 minutes. As a result, the mixture becomes less dense and has a larger pore than in the known method (approximately 0.5 mm), which will ultimately allow achieving a larger volume of closed gas/air in a unit of foam glass than in the known method.

4. Далее происходит процесс порообразования смеси в температурном диапазоне 660-780°С.4. Next, the process of pore formation of the mixture occurs in the temperature range of 660-780°C.

5. При температуре 720-765°С модификатор в расплаве шихты образует твердые частицы.5. At a temperature of 720-765°C, the modifier in the melted batch forms solid particles.

6. Далее происходит процесс вспенивания смеси в температурном диапазоне 780-950°С, до получения мягкой вспененной субстанции.6. Next, the process of foaming the mixture occurs in the temperature range of 780-950°C, until a soft foamed substance is obtained.

После того как температура смеси достигает 780°С, стеклянная смесь будет смягченной настолько, что позволяет пропускать сквозь себя выделенный углекислый газ. Объем субстанции расширяется. Выход углекислого газа через стекломассы массы в первую очередь отвечает за формирование клеток и пор в нем. Вспенивание проводится в течение периода времени при максимальной температуре вспенивания, например, от около 780 до 950°С.After the temperature of the mixture reaches 780°C, the glass mixture will be softened so much that it allows the released carbon dioxide to pass through itself. The volume of the substance expands. The release of carbon dioxide through the glass mass is primarily responsible for the formation of cells and pores in it. Foaming is carried out for a period of time at the maximum foaming temperature, for example, from about 780 to 950°C.

7. Далее наступает отвердение расплава при температуре 950-750°С.7. Next, the melt solidifies at a temperature of 950-750°C.

8. Этап охлаждения начинается при температуре 750°С.8. The cooling stage begins at a temperature of 750°C.

9. Сразу же после этого (немедленно) производится резкое охлаждение субстанции проточным воздухом нормальной(комнатной) температуры до получения итогового готового материала.9. Immediately after this (immediately) the substance is rapidly cooled with flowing air at normal (room) temperature until the final finished material is obtained.

Стекло вспенивается до требуемой плотности и более высокой пористой структуры, температура печи быстро снижается до температуры, при которой приостанавливается вспенивание. Затем при помощи воздуха резко охлаждают до появления «термического шока» стекла, для того чтобы прошел процесс естественного дробления.The glass is foamed to the required density and higher pore structure, the furnace temperature is quickly reduced to a temperature at which foaming stops. Then, using air, it is rapidly cooled until the glass experiences a "thermal shock" so that the natural crushing process occurs.

После естественного распада (дробления) получаются более легкие камни неправильной формы с закрытой воздухо- и водонепроницаемой пористой структурой. Насыпная объемная плотность составляет 120-130 кг/м3, теплопроводности рабочего слоя (уплотненного) 0,072-0,075 Вт/(м⋅°С)After natural disintegration (crushing), lighter stones of irregular shape with a closed air- and water-impermeable porous structure are obtained. The bulk density is 120-130 kg/m3, the thermal conductivity of the working layer (compacted) is 0.072-0.075 W/(m⋅°С)

Пример 3. Получение фракционированного пеностекольного материала с закрытой пористой структурой с заданной насыпной плотностью 135-145 кг/м3 и теплопроводности рабочего слоя (уплотненного) 0,075-0,079 Вт/(м⋅°С).Example 3. Obtaining fractionated foam glass material with a closed porous structure with a given bulk density of 135-145 kg/m3 and thermal conductivity of the working layer (compacted) of 0.075-0.079 W/(m⋅°C).

1. Этап смешивания вспенивающего компонента, дополнительных компонент, а также муки стеклобоя (Предлагаемый метод позволяет применять помол с фракционным составом от 0,2 мкм до 120 мкм. Это уникальное соотношение частиц разных размеров дает возможность получения готовой продукции с необходимыми характеристиками. Более крупные частицы стекла дают прочность, так как образуют стенки большей толщины, что позволяет достигать большей ячейки, без ухудшения прочностных характеристик).1. The stage of mixing the foaming component, additional components, and glass cullet flour (The proposed method allows the use of grinding with a fractional composition from 0.2 μm to 120 μm. This unique ratio of particles of different sizes makes it possible to obtain finished products with the required characteristics. Larger glass particles provide strength, since they form walls of greater thickness, which allows achieving a larger cell without deteriorating the strength characteristics).

2. - 5% вспенивающий компонент(глицерин);2. - 5% foaming component (glycerin);

- силикатное стекло (Na2O(SiO2)n) (с заданным силикатным модулем М=3.27) - 7%.- silicate glass (Na2O(SiO2)n) (with a given silicate modulus M=3.27) - 7%.

Контроль температуры при смешивании. Температурный диапазон должен находится в диапазоне 40-60°С.Temperature control during mixing. The temperature range should be between 40-60°C.

3. После смешивания материал на ленте заходит в печь, где производится спекание материала при в диапазоне температур 620-660°С. При нагреве шихты происходит сначала размягчение частиц стекла (600…620°С), затем спекание частиц - образование стекломассы и образование дополнительных контактирующих поверхностей. На данном этапе происходит плавное увеличение температуры смеси в зоне спекания с 620 до 660°С в течение 26 минут. В результате смесь становится менее плотной и с большей порой, чем в известном способе (0,3 мм), что в конечном итоге позволит достичь большего объема, замкнутого газ/воздуха в единице пеностекла, чем в известном способе.3. After mixing, the material on the belt enters the furnace, where it is sintered at a temperature range of 620-660°C. When the batch is heated, the glass particles first soften (600…620°C), then the particles sinter - the glass mass is formed and additional contact surfaces are formed. At this stage, the temperature of the mixture in the sintering zone smoothly increases from 620 to 660°C over 26 minutes. As a result, the mixture becomes less dense and has a larger pore size than in the known method (0.3 mm), which will ultimately allow achieving a larger volume of closed gas/air in a unit of foam glass than in the known method.

4. Далее происходит процесс порообразования смеси в температурном диапазоне 660-780°С.4. Next, the process of pore formation of the mixture occurs in the temperature range of 660-780°C.

5. При температуре 720-765°С модификатор в расплаве шихты образует твердые частицы.5. At a temperature of 720-765°C, the modifier in the melted batch forms solid particles.

6. Далее происходит процесс вспенивания смеси в температурном диапазоне 780-950°С, до получения мягкой вспененной субстанции.6. Next, the process of foaming the mixture occurs in the temperature range of 780-950°C, until a soft foamed substance is obtained.

После того как температура смеси достигает 780 градусов по Цельсию, стеклянная смесь будет смягченной настолько, что позволяет пропускать сквозь себя выделенный углекислый газ. Объем субстанции расширяется. Выход углекислого газа через стекломассы массы в первую очередь отвечает за формирование клеток и пор в нем. Вспенивание проводится в течение периода времени при максимальной температуре вспенивания, например, от около 780 до 950°С.After the temperature of the mixture reaches 780 degrees Celsius, the glass mixture will be softened so much that it allows the released carbon dioxide to pass through itself. The volume of the substance expands. The release of carbon dioxide through the glass mass is primarily responsible for the formation of cells and pores in it. Foaming is carried out for a period of time at the maximum foaming temperature, for example, from about 780 to 950 ° C.

7. Далее наступает отвердение расплава при температуре 950-750°С.7. Next, the melt solidifies at a temperature of 950-750°C.

8. Этап охлаждения начинается при температуре 750°С.8. The cooling stage begins at a temperature of 750°C.

9. Сразу же после этого (немедленно) производится резкое охлаждение субстанции проточным воздухом нормальной (комнатной) температуры до получения итогового готового материала.9. Immediately after this (immediately) the substance is rapidly cooled with flowing air at normal (room) temperature until the final finished material is obtained.

Стекло вспенивается до требуемой плотности и более высокой пористой структуры, температура печи быстро снижается до температуры, при которой приостанавливается вспенивание. Затем при помощи воздуха резко охлаждают до появления «термического шока» стекла, для того чтобы прошел процесс естественного дробления.The glass is foamed to the required density and higher pore structure, the furnace temperature is quickly reduced to a temperature at which foaming stops. Then, using air, it is rapidly cooled until the glass experiences a "thermal shock" so that the natural crushing process occurs.

После естественного распада (дробления) получаются более легкие камни неправильной формы с закрытой воздухо- и водонепроницаемой пористой структурой. Насыпная объемная плотность составляет 135-145 кг/м3, теплопроводности рабочего слоя (уплотненного) 0,075-0,079 Вт/(м⋅°С).After natural disintegration (crushing), lighter stones of irregular shape with a closed air- and water-impermeable porous structure are obtained. The bulk density is 135-145 kg/m3, the thermal conductivity of the working layer (compacted) is 0.075-0.079 W/(m⋅°C).

При уменьшении времени спекания меньше 26 минут утеплитель обладает высокими показателями по теплопроводности и насыпной плотности, что ограничивает его применение. Производить данный утеплитель для строительства нецелесообразно.When the sintering time is reduced to less than 26 minutes, the insulation has high thermal conductivity and bulk density, which limits its use. It is not practical to produce this insulation for construction.

При увеличении времени спекания больше 30 минут прочностные показатели ухудшаются, при производстве увеличивается % отходов, что приводит к экономической нецелесообразности производства данного утеплителя.When the sintering time increases to more than 30 minutes, the strength indicators deteriorate, and the percentage of waste increases during production, which makes the production of this insulation material economically inexpedient.

Также нами экспериментально было выявлено, что при уменьшении глицерина менее 0,5% - вспенивания не происходит, стекло гомогенное, пористость практически отсутствует, полученный материал не является утеплителем.We also experimentally found that when glycerin is reduced to less than 0.5%, foaming does not occur, the glass is homogeneous, there is practically no porosity, and the resulting material is not an insulator.

А при увеличении глицерина более 5% количество открытых пор увеличивается, что приводит к повышению влагоемкости и как следствие к ухудшению теплоизоляционных свойствAnd with an increase in glycerin over 5%, the number of open pores increases, which leads to an increase in moisture capacity and, as a consequence, to a deterioration in thermal insulation properties.

При уменьшении силикатного стекла Na2O(SiO2)n с силикатным модулем М=3.27 менее 1% происходит неравномерное порообразование(продукт вспенен не по всей массе), что приводит к ухудшению теплоизоляционных свойств готового продукта. А при увеличении более 9%, ввиду того, что силикатное стекло Na2O(SiO2)n водорастворимое, приводит к разрушению структуры при взаимодействии с водой.When the silicate glass Na2O(SiO2)n with a silicate modulus M=3.27 decreases to less than 1%, uneven pore formation occurs (the product is not foamed throughout its entire mass), which leads to a deterioration in the thermal insulation properties of the finished product. And when it increases to more than 9%, due to the fact that the silicate glass Na2O(SiO2)n is water-soluble, it leads to the destruction of the structure when interacting with water.

Испытания показали, что технические характеристики (насыпная плотность и теплопроводность) полученного по методу 2, 3, 4 фракционированного пеностекла соответствуют заданным параметрам, указанным в таблице:Tests have shown that the technical characteristics (bulk density and thermal conductivity) of fractionated foam glass obtained using methods 2, 3, 4 correspond to the specified parameters indicated in the table:

Claims (17)

1. Шихта для изготовления фракционного утеплителя из вспененного стекла, включающая стекольный бой и глицерин как пенообразователь, а также дополнительный компонент - силикатное стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. A charge for the production of fractional insulation from foamed glass, including broken glass and glycerin as a foaming agent, as well as an additional component - silicate glass in the following ratio of components, wt.%: глицерин в количестве 0,5-5,0,glycerin in the amount of 0.5-5.0, силикатное стекло Na2O(SiO2)n с силикатным модулем М=3,27 в количестве 7-9,silicate glass Na 2 O(SiO 2 )n with a silicate modulus M=3.27 in the amount of 7-9, стеклообразующий компонент - остальное, glass-forming component - the rest, отличающаяся тем, что стеклообразующий компонент включает разные фракции стеклообразующего компонента от 0,2 до 120 мкм.characterized in that the glass-forming component includes different fractions of the glass-forming component from 0.2 to 120 µm. 2. Способ изготовления фракционного утеплителя из вспененного стекла включающий:2. A method for producing fractional insulation from foamed glass, including: - перемешивание стеклообразующего компонента разных фракций от 0,2 до 120 мкм, глицерина и силикатного стекла Na2O(SiO2)n с силикатным модулем М=3,27 при температуре 40-60°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:- mixing of a glass-forming component of different fractions from 0.2 to 120 µm, glycerin and silicate glass Na 2 O(SiO 2 )n with a silicate modulus M = 3.27 at a temperature of 40-60°C with the following ratio of components, wt.%: глицерин 0,5-5,0,glycerin 0.5-5.0, силикатное стекло Na2O(SiO2)n с силикатным модулем М=3,27 7-9,silicate glass Na 2 O(SiO 2 )n with silicate modulus M=3.27 7-9, стеклообразующий компонент разных фракций от 0,2 до 120 мкм - остальное,glass-forming component of different fractions from 0.2 to 120 microns - the rest, - нагрев смеси в печи до температуры 600°С,- heating the mixture in an oven to a temperature of 600°C, - размягчение частиц стекла смеси при температуре 600-620°С,- softening of glass particles of the mixture at a temperature of 600-620°C, - спекание смеси в течение 26-30 мин при плавном увеличении температур от 620 до 660°С,- sintering the mixture for 26-30 minutes with a smooth increase in temperature from 620 to 660°C, - порообразование в диапазоне температур от 660 до 780°С,- pore formation in the temperature range from 660 to 780°C, - вспенивание в диапазоне температур от 780 до 950°С,- foaming in the temperature range from 780 to 950°C, - отвердевание вспененного расплава в диапазоне температур от 950 до 750°С,- solidification of the foamed melt in the temperature range from 950 to 750°C, - резкое охлаждение в диапазоне температур от 750 до 30°С проточным воздухом комнатной температуры для того, чтобы прошел процесс естественного дробления.- rapid cooling in the temperature range from 750 to 30°C with flowing air at room temperature to allow the natural crushing process to take place.
RU2023133348A 2023-12-15 Fractional insulation from foamed glass with closed porous structure and method for production thereof RU2835352C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2835352C1 true RU2835352C1 (en) 2025-02-24

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2860997A (en) * 1952-03-21 1958-11-18 Pittsburgh Corning Corp Method of producing cellulated articles
DE3941732A1 (en) * 1989-12-18 1990-07-12 Seger Michael Continuous foamed glass article prodn. - by mixing ground glass with sodium silicate soln. contg. dissolved additives
JP2007503997A (en) * 2003-05-16 2007-03-01 ジェームズ ハーディー インターナショナル ファイナンス ベスローテン フェンノートシャップ Low density product manufacturing method
RU2439005C2 (en) * 2009-10-22 2012-01-10 Зао "Стиклопорас" Granular mixture for making foamed glass and method of preparing said mixture
RU2540719C1 (en) * 2013-10-07 2015-02-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Диатомит" Mixture for producing foamed glass
RU2681157C2 (en) * 2017-08-28 2019-03-04 Общество с ограниченной ответственностью "АЙСИЭМ ГЛАСС КАЛУГА" Fractional foam insulation for railway construction
RU2781293C1 (en) * 2022-03-14 2022-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "РПС-Инновации" Method for production of thermal insulation boards from foam glass based on cullet

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2860997A (en) * 1952-03-21 1958-11-18 Pittsburgh Corning Corp Method of producing cellulated articles
DE3941732A1 (en) * 1989-12-18 1990-07-12 Seger Michael Continuous foamed glass article prodn. - by mixing ground glass with sodium silicate soln. contg. dissolved additives
JP2007503997A (en) * 2003-05-16 2007-03-01 ジェームズ ハーディー インターナショナル ファイナンス ベスローテン フェンノートシャップ Low density product manufacturing method
RU2439005C2 (en) * 2009-10-22 2012-01-10 Зао "Стиклопорас" Granular mixture for making foamed glass and method of preparing said mixture
RU2540719C1 (en) * 2013-10-07 2015-02-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Диатомит" Mixture for producing foamed glass
RU2681157C2 (en) * 2017-08-28 2019-03-04 Общество с ограниченной ответственностью "АЙСИЭМ ГЛАСС КАЛУГА" Fractional foam insulation for railway construction
RU2781293C1 (en) * 2022-03-14 2022-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "РПС-Инновации" Method for production of thermal insulation boards from foam glass based on cullet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4430108A (en) Method for making foam glass from diatomaceous earth and fly ash
US5827457A (en) Method for manufacturing a lightweight ceramic foamed substance
US4086098A (en) Composition of matter comprising cellular aggregate distributed in a binder
US12071259B2 (en) Foamed glass composite material and a method using the same
KR19990087722A (en) Insulation building materials
US20150336846A1 (en) Foamed glass composite material and a method for using the same
US12065264B2 (en) Method for using a foamed glass composite material
US20180297885A1 (en) A Method for Producing a Foam Glass with High Open Pore Content
CA2923209A1 (en) Foam glassy materials and processes for production
JP2005500240A (en) Improved foam glass products
US8171751B1 (en) Foamed glass composite material and a method of producing same
Islam et al. Effect of soda lime silica glass waste on the basic properties of clay aggregate
CN108483929A (en) Glass ceramics and preparation method thereof are melted in a kind of foaming for interior wall
US3887671A (en) Process for producing granular, expanded ceramic materials
RU2835352C1 (en) Fractional insulation from foamed glass with closed porous structure and method for production thereof
Apkaryan et al. Foam glass ceramics as composite granulated heat-insulating material
CN1378999A (en) Expanded silicate building material and manufacturing method thereof
KR100580230B1 (en) Ultra-light aggregates with double foamed cells
Fomina et al. Firing of cellular ceramics from granulated foam-glass
US2706844A (en) Cellulation of clay products
NO144603B (en) Material consisting of cellular aggregates distributed in a binder.
Mohammed et al. Preparation and characterization of foam glass from soda lime silicate glass waste by using different dosages of limestone
JPH07144935A (en) Inorganic glass foamed body and its production
RU2681157C2 (en) Fractional foam insulation for railway construction
EA036774B1 (en) Method for foamed glass production