Способ получения покрытия на блочном пеностекле
Владельцы патента RU 2726015:
Автономная некоммерческая организация высшего образования «Белгородский университет кооперации, экономики и права» (RU)
Изобретение относится к области получения покрытия на блочном пеностекле и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества конечного продукта и ускорении процесса получения покрытия. Технический результат достигается тем, что способ получения покрытия на блочном пеностекле, включающий тонкое измельчение смеси, засыпку пенообразующей смеси в металлические формы, уплотнение шихты для покрытия на прессе, укладку уплотненной плитки-шихты на поверхность пенообразующей смеси, нагрев пенообразующей смеси, причем в состав смеси, применяемой при тонком измельчении, вводят тонкоизмельченное стекло, а также смесь, включающую тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора, каолин и жидкое стекло при соотношении 10:5:1 соответственно в количестве 20-25масс.%, кроме того, нагрев пенообразующей смеси на покрытии производят со скоростью 15С°/мин при температуре 820°С с выдержкой 20 минут. 3 табл.
Изобретение относится к области получения покрытия на блочном пеностекле и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
В настоящее время существуют ряд способов получения покрытий на блочном пеностекле, их недостатками являются низкое качество покрытия и длительность технологического процесса.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является одностадийный способ получения покрытий на блочном пеностекле, включающий тонкое измельчение боя листового стекла с сажей, засыпку пенообразующей смеси в металлические формы, уплотнение шихты для покрытия на прессе, укладку уплотненной плитки-шихты на поверхность пенообразующей смеси, нагрев пенообразующей смеси с покрытием со скоростью 12°С/мин до 900°С с выдержкой 40 минут (Минько Н.И., Пучка О.В., Бессмертный В.С., Семененко С.В., Крахт В.Б., Мелконян Р.Г. Пеностекло. Научные основы и технологии/ монография – Воронеж: Научная книга, 2008. 168 с.).
Недостатком данного способа является низкое качество покрытия и длительность технологического процесса.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества конечного продукта и ускорении процесса получения покрытия.
Технический результат достигается тем, что способ получения покрытия на блочном пеностекле, включающий тонкое измельчение смеси, засыпку пенообразующей смеси в металлические формы, уплотнение шихты для покрытия на прессе, укладку уплотненной плитки-шихты на поверхность пенообразующей смеси, нагрев пенообразующей смеси, причем в состав смеси, применяемой при тонком измельчении, вводят тонкоизмельченное стекло, а также смесь, включающую тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора, каолин и жидкое стекло при соотношении 10:5:1 соответственно в количестве 20-25масс.%, кроме того нагрев пенообразующей смеси на покрытии производят со скоростью 15С°/мин при температуре 820°С с выдержкой 20 минут.
Предложенный способ получения покрытия на блочном пеностекле отличается от прототипа тем, что в состав смеси, применяемой при тонком измельчении, вводят тонкоизмельченное стекло, а также смесь, включающую тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора, каолин и жидкое стекло при соотношении 10:5:1 соответственно в количестве 20-25 масс.%, кроме того нагрев пенообразующей смеси на покрытии производят со скоростью 15С°/мин при температуре 820°С с выдержкой 20 минут.
Отличительным признаком предлагаемого способа является снижение энергозатрат за счет снижения температур термообработки и увеличения скорости подъема температуры, снижение времени выдержки при максимальной температуре и повышения качества покрытия за счет введения в состав шихты покрытия тонкоизмельченного боя высокоглиноземистого огнеупора, каолина и жидкого стекла. Изобретательский уровень подтверждается тем, что введение в состав шихты покрытия тонкоизмельченного боя высокоглиноземистого огнеупора и каолина повышает эксплуатационные показатели покрытия, такие как термостойкость, микротвердость и прочностные показатели, а введение в состав покрытия жидкого стекла снижает температуру термообработки.
На ходе исследований изучали оптимальные параметры состава покрытия (таблица 1), оптимальные технологические параметры при получении покрытий с оптимальным составом (таблица 2) и проводили сопоставительный анализ показателей качества покрытий на блочном пеностекле, полученных с помощью известного и предлагаемого способов (таблица 3).
Таблица 1
Оптимальным соотношением состава покрытия на блочном пеностекле
| Состав покрытия масс. % | Показатели качества | |||
| стеклобой | смесь | состав смеси | Микротвердость, МПа | Термостойкость, °С |
| 85 | 15 | 10:3:2 | 7281,7 | 105 |
| 10:4:2 | 7584,1 | 120 | ||
| 10:5:1 | 7920,0 | 1856 | ||
| 10:6:1 | 7631,7 | 125 | ||
| 10:7:1 | 7448,5 | 115 | ||
| 80 * | 20 * | 10:3:2 | 7984,3 | 154 |
| 10:4:2 | 8265,1 | 180 | ||
| 10:5:1 * | 8320,7 * | 250 | ||
| 10:6:1 | 8265,3 | 175 | ||
| 10:7:1 | 8013,7 | 145 | ||
| 75 * | 25 * | 10:3:2 | 7905,7 | 140 |
| 10:4:2 | 8241,3 | 170 | ||
| 10:5:1 * | 8318.3* | 245 | ||
| 10:6:1 | 8134,5 | 135 | ||
| 10:7:1 | 7944,8 | 120 | ||
| 70 | 30 | 10:3:2 | 7105,6 | 125 |
| 10:4:2 | 7498,7 | 160 | ||
| 10:5:1 | 7430,1 | 195 | ||
| 10:6:1 | 7547,8 | 130 | ||
| 10:7:1 | 7341,9 | 110 |
*- оптимальные варианты
Таблица 2
Оптимальные технологические параметры при получении покрытий с оптимальным составом
| Температура, °С | Скорость нагрева, °С/мин | Время выдержки, мин | Прочность при сжатии, МПа |
| 800 | 12 | 30 | 4.98 |
| 15 | 20 | 6,34 | |
| 20 | 20 | 5,58 | |
| 820 ** | 12 | 30 | 6,08 |
| 15** | 20** | 8,35** | |
| 20 | 20 | 6,21 | |
| 7,840 | 12 | 30 | 5,92 |
| 15 | 20 | 7,68 | |
| 20 | 20 | 5,86 |
**- оптимальные технологические параметры
Как видно из таблицы 1, оптимальным соотношением тонкоизмельченного боя высокоглиноземистого огнеупора, каолина и жидкого стекла, экспериментально полученным, является соотношение 10:5:1 соответственно.
Из таблицы 2 видно, что оптимальная температура термообработки составляет 820С при скорости нагрева 15°С/мин.
Таблица 3
Сопоставительный анализ показателей качества покрытий на блочном пеностекле, полученных с помощью известного и предлагаемого способов
| Наименование | Известный способ | Предлагаемый способ |
| Состав пенообразующей смеси | Стеклобой листового стекла, сажа | Стеклобой тарного стекла ЗТ-1, сажа |
| Состав покрытия | Стеклобой: шлак 65:35 мас. % |
Стеклобой: смесь боя тонкоизмельченного высокоглиноземистого огнеупора, каолина и жидкого стекла 75-80:20-25 мас.% |
| Температура термообработки, 0С | 900 | 820 |
| Время выдержки, мин | 40 | 20 |
| Скорость нагрева, °С/мин | 12 | 15 |
| Отжиг | Самопроизвольное остывание | Самопроизвольное остывание |
| Микротвердость, МПа | 6678 | 8320,7 |
| Давление прессование, МПа | 25 | 10 |
| Прочность сжатия, МПа | 6,24 | 8,35 |
Пример получения покрытий на блочном пеностекле.
В качестве сводных материалов брали тарное стекло марки ЗТ-1, бой высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1, натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-81) и Алексеевский каолин.
Пенообразующую смесь готовили совместным помолом тарного стекла ЗТ-1 и сажи в количестве 0,5мас % в шаровой мельнице объемом 10л в течении 6 часов.
Тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора смешивали с Алексеевским каолином и жидким стеклом в лопастные лабораторные смесители в соотношении 10:5:1 соответственно. Полученную смесь для покрытия укладывали в пресс-форму и подвергали прессовании на лабораторном прессе. Полученную плитку-шихты толщиной 2,5-3,0мм укладывали в металлические формы, куда предварительно на одну треть засыпали пенообразующую смесь.
Металлические формы помещали в муфельную печь. Подъем температуры осуществляли со скоростью 15°С/мин. Максимальная температура термообработки составляла 820°С с выдержкой при максимальной температуре 20 мин. после самопроизвольного остывания формы с блочным пеностеклом с покрытием извлекали из муфельной печи. После извлечения из металлических форм блочное пеностекло с покрытием подвергали контролю качества.
Микротвердость определяли на приборе ПМТ-3. Для проведения испытаний производили подготовку образцов. С этой целью предварительно шлифовали и полировали поверхность покрытия. После испытаний микротвердость рассчитывали по формуле: Н = 9,8 * 1,854 * Р /. где Р - нагрузка на боковую поверхность, кг и С- диагональ отпечатка, мл. По полученным данным микротвердость покрытия составила 8320,7 МПа
Прочность покрытия при сжатии определяли на разрывной машине R – 0,5. Для испытаний из блока пеностекла с покрытием вырезались кубики с ребром 5мм. Испытуемый образец устанавливали на опорную поверхность неподвижной части реверсора. При испытании сдавливающие усилия были равномерными и строго перпендикулярными к сжимающей поверхности. Испытания показали, что прочность при сжатии составила 8,35 МПа.
Термостойкость определяли методом термического толчка при попеременном нагреве образца блочного пеностекла с покрытием и последующего остывания в воде с температурой 20°С. Испытания показали, что покрытие выдерживает нагрев до 270°С без видимых следов разращения и трещин. Термостойкость образцов составило: ΔТ = 270°C – 20°C = 250°C.
Способ получения покрытия на блочном пеностекле, включающий тонкое измельчение смеси, засыпку пенообразующей смеси в металлические формы, уплотнение шихты для покрытия на прессе, укладку уплотненной плитки-шихты на поверхность пенообразующей смеси, нагрев пенообразующей смеси, отличающийся тем, что в состав смеси, применяемой при тонком измельчении, вводят тонкоизмельченное стекло, а также смесь, включающую тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора, каолин и жидкое стекло при соотношении 10:5:1 соответственно в количестве 20-25масс.%, кроме того, нагрев пенообразующей смеси на покрытии производят со скоростью 15С°/мин при температуре 820°С с выдержкой 20 минут.
