Разработка технологии гранулированного пеностекла из стеклобоя

• Автор: Россомагина, Анна Сергеевна
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ традиционных способов получения пеностекла

1.2 Особенности дегидратации силикатных соединений, содержащих химически связанную воду

Закономерности формирования структуры пеностекла

1.3.1 Механизм формирования структуры пеностекла

1.3.2 влияние реологических свойств расплава стекломассы на свойства пеностекла

1.3.3 Влияние присутствия воды на процесс вспучивания

1.4 Способы внесения связанной воды в пенообразующую смесь на стадии подготовки порошка
1.5 Термодинамический анализ процессов, протекающих в пенообразующей смеси на стадии формирования спеков и пеностекла
1.5.1 Термодинамический анализ некоторых реакций между компонентами пкнообразующей смеси порошковая технология
1.5.2 Термодинамический анализ некоторых реакций между компонентами пенообразующей смеси предлагаемая технология
1.6 Способы получения гранулированного пеностекла
1.7 Выводы
1.8 Цель и задачи исследования
2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Основные материалы
2.2 Методы исследования. Приборы и оборудование
А ХИМИЧЕСКАЯ Г ОМОГЕННОСТЬ И НЕРАСТВОРИМОСТЬ В ДИСПЕРСИОННОЙ СРЕДЕ Б ПОЛНАЯ СМАЧИВАЕМОСТЬ ЧАСТИЦ И ПОЛНАЯ ДИСПЕРГИРУЕМОСТЬ ПОРОШКА В СРЕДЕ С АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ К ПРОЦЕССАМ КОАГУЛЯЦИИ Д ОТСУТСТВИЕ КОНВЕКТИВНЫХ ПОТОКОВ.
ФОТОСЕДИМЕНТАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАЛСЯ ТАКЖЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ АГРЕГАЦИИ ПОРОШКОВ СТЕКЛА.
3 АГРЕГАЦИЯ И ГРАНУЛИРОВАНИЕ ПОРОШКОВ СТЕКЛА
3.1 Экспериментальные данные
3.1.1 Электронная микроскопия порошков стекла
3.1.2 ИКспектроскопия ПОРОШКОВ СТЕКЛА
3.1.3 Изучение влияния влажности и смеси на агрегацию порошков стекла
3.1.4 Изучение роста прочности агрегированных систем со временем
3.2 Изучение процесса гранулирования пенообразующей смеси
3.2.1 Зависимость средней плотности вспененных гранул пеностекла о г размера сырцовых гранул
3.2.2 Зависимость плотности гранул от времени окатывания
3.2.3 Зависимость размера гранул от времени окатывания
3.2.4 Зависимость размера гранул от дисперсности смеси
3.2.5 Влияние влажности смеси на средний размер гранул
3.2.6 Влияние коэффициента заполнения барабана и влажности смеси на скорость роста и
РАЗМЕРЫ ГРАНУЛ
Выводы
4 ОСОБЕННОСТИ СУШКИ СЫРЦОВЫХ ГРАНУЛ
4.1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ. ИЗУЧЕНИЕ СКОРОСТИ СУШКИ ГРАНУЛ
4.2 ВЫВОДЫ
5 ПРЕВРАЩЕНИЯ В СИЛИКАТНОЙ КОМПОЗИЦИИ ПРИ НАГРЕВАНИИ
5.1 ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВА ПЕНОСТЕКЛА
5.2 Экспериментальные данные
5.2.1 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОТЕРМИЧЕСКИЙ АЛЛИЗ ПРОЦЕССА ВСПУЧИВАНИЯ
5.2.2 ОСОБЕННОСТИ ВСПУЧИВАНИЯ ГРАНУЛ ПЕНОСТЕКЛА
5.2.3 Структура гранулированного пеностекла
Свойства гранулированного пеностеклаа
5.3.1 Теплопроводность
5.3.2 Прочность, морозостойкость, растворимость
5.4 Выводы
6 ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ
6.1 Технологическая схема получения гранулированного пеностекла
6.2 Применение гранулированного пеностекла
Техникоэкономические показатели
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Известно несколько способов получения пеностекла введение в состав шихты веществ, обильно выделяющих газообразные продукты в процессе варки стекла продувание стекольного расплава воздухом или газами вспучивание размягченного стекла под вакуумом в результате расширения воздуха, содержащегося в стекломассе смешивание тонкодисперсного порошка с технической пеной и последующее закрепление пористой структуры стекломассы спеканием спекание смеси, состоящей из порошкообразного стекла и газообразователя порошковый способ . Именно порошковый способ производства пеностекла является наиболее распространенным на данный момент. Физикохимические основы порошкового способа производства изделий из пеностекла заключаются в достижении соответствия между температурами перехода стекла в пиропластическое состояние и начала активного газообразования . Технология изделий из пеностекла, основанная на порошковом способе, предусматривает приготовление тонкодисперсной шихты, состоящей из порошков стекла и газообразователя, спекания шихты с одновременной ее поризацией, закрепление полученной пористой структуры и снятие температурных напряжений, возникающих в изделии при изменении температуры. При вспучивании стекломассы протекают различные процессы физического и физикохимического характера. Физическим процессом является размягчение частиц стекла для большинства силикатных стекол это происходит при температуре около 0 С. Вязкость стекла при этом велика и вспучивания практически не происходит. При повышении температуры выше температуры начала размягчения стекольного порошка на . Дальнейшее повышение температуры интенсифицирует эту реакцию и одновременно снижает вязкость стекломассы, что приводит к ее вспучиванию за счет увеличения газовой фазы. В качестве углеродсодержащих газообразователей в промышленности применяют кокс, полукокс, антрацит, графит, карбид кремния. Существенным недостатком данной технологии является использование в качестве реакции газообразования восстановление сульфатной серы до сульфидной. Это приводит к зависимости технологии от постоянства состава стекла, наличию в готовом продукте небезопасного компонента сероводорода, что приводит к ограничению области его применения. Альтернативой этому является применение в качестве газообразователя карбонатных пород известняка, мрамора. Однако при использовании карбонатных газообразователей получают пеностекло с преимущественно сообщающимися порами, которое вследствие этого имеет высокое водопоглощение . Сырье для производства изделий из пеностекла весьма разнообразно. В качестве сырья могут быть использованы следующие материалы отходы стекольного производства бой оконного или тарного стекла , , , гранулят из специально сваренного стекла легкоплавкие горные породы, содержащие щелочи . Считается, что использование боя стекла вследствие неоднородности его химического состава создает существенные трудности для получения ячеистого стекла со стабильными заданными свойствами , 8. Поэтому чаще всего ячеистое стекло получают из гранулята специально сваренного стекла. Однако при этом требуются дорогостоящие и дефицитные материалы. Снижения стоимости гранулята достигают путем замены кальцинированной соды и глинозема дешевыми щелочесодержащими горными породами и отходами производства нефелинами, перлитами, андезитами, вулканическими пеплами, легкоплавкими озерными глинами, золами ТЭС и др. Вместе с тем, использование стеклобоя в качестве сырья для получения пеностекла позволило бы значительно снизить себестоимость продукта и утилизировать несортированный бой стекла, объем которого в составе твердых отходов все возрастает поскольку стекло практически не подвержено разложению в природных условиях . Согласно литературным данным, для получения пеностекла лучше всего подходят стекла, содержащие в своем составе, по массе i . Как мы видим, содержание различных компонентов в составе стекол для получения пеностекла может колебаться в достаточно широких пределах. Рассмотрим в этой связи химический состав наиболее распространенных видов стекол таблица 1. Химический состав различных видов стекол по данным . Данные таблицы свидетельствуют о том, что стекло, наиболее часто встречающееся в составе твердых бытовых отходов т. Следовательно, только разнородностью химического состава нельзя объяснить тот факт, что пеностекло, полученное на основе стеклобоя, имеет пониженное качество по сравнению с пеностеклом из специально сваренного стекла.