Пеностекло. Современное состояние вопроса

·Неприступен для грызунов.

Пеностекло - это экологически чистая закрыто ячеистая стеклянная пена, не содержащая органических соединений. Именно поэтому, этот материал недоступен для грызунов и не может являться укрытием для насекомых. Таким образом, пеностекло может быть достаточно эффективным при строительстве складов, хранилищ пищевых продуктов, изоляции холодильных камер и т.п.

 

 

Материал

Для производства пеностекла используют стекломассу, сваренную  из следующих исходных материалов: кварцевого песка, известняка,  соды и сульфата натрия. Можно также  использовать отходы стекольного производства - стекольный бой или бой стекла следующего химического состава (%): SiО2 - 60-72; СаО-4,5-6; MgO - 1,5-3,5; Na2 О - 13-15; А12О3 - 0 ,8-2; Fe2O3 - 0-2,5; SO3 - 0,4-0,5.

Стекломассу, сваренную  в ванной печи, превращают в гранулы. Для этого ее сливают на металлический конвейер и обильно орошают водой.

В качестве газообразователей  применяют следующие материалы (% от массы стекла) : антрацит - 1,5-2; кокс - 2-3; торфяной полукокс; известняк или  мраморную крошку - 1-1,5; ламповую сажу - 0,2-0,5

 

Способы изготовления пеностекла

 

Порошковый способ изготовления пеностекла

Тонко измельченное в  порошок стекло с добавкой газообразователя нагревают до 700-850°С; выделяющийся при  такой температуре газ вспенивает размягченное стекло. В процессе порообразования  вся масса представляет собой пластичную вязкую смесь, в которой равномерно распределен газообразователь, а выделяющийся газ создает устойчивую и равномерную стекольную пену. Образовавшаяся высокопористая структура закрепляется быстрым твердением стекла в процессе охлаждения изделия. Затвердевшее пеностекло отжигают, а затем подвергают механической обработке.

Если в качестве сырья  используют бой и отходы стекольного  производства, то эти материалы дробят в щековой дробилке, промывают  в боемойке и сушат в барабане. После этого стекло измельчают в молотковой дробилке.

Шихту, состоящую из стекломассы  и газообразователя, готовят в  шаровых двухкамерных мельницах  непрерывного действия, где ее дополнительно  измельчают до удельной поверхности 6000-7000 см2/г и перемешивают. Чем меньше частицы стеклянного порошка, тем однороднее поры и тем они равномернее распределены в материале. При этом материал получается более прочным. Тонкость помола определяют остатком порошка при просеивании на сите с 10 000 отв./см2; остаток должен быть не более 10% от массы порошка. При более тонком помоле увеличивается расход энергии на помол. Производительность мельницы 1200 кг/ч.

Таблица   4.37

Характеристика теплоизоляционного пеностекла

Показатели	Пеностекло
	изоляционно-строительное	изоляционно-монтажное	влагозащитное	легкое	гранулированное (зерна 5-40 мм)
Плотность, кг/м3	160-250	130-160	140-180	100-130	100-140
Теплопроводность при температуре 25°С, Вт/ (м* °С)	0,07-0,086	0,058—0,07	0,06-0,07	0,042-0,055	0,04-0,055
Объемное водопоглощение,  %	5-15	2-5	1-2	15	8
Прочность, МПа: на сжатие, на изгиб	0,8-2,0 0,8-1,0	0,5-0,8 0,3-0,4	1,0-1,5 0,6-0,7	0,25-0,6	0,1-0,3
Предельная температура применения,   °С	-	От-180 до+400

Основная технологическая  задача в производстве пеностекла - вспенивание стекольной шихты, в результате чего материал приобретает ячеистое строение. Для вспенивания применяют формы из жаростойкого металла, состоящие из одинаковых полуформ. Нижняя полуформа имеет выдвижное днище, облегчающее извлечение блоков. Перед засыпкой шихты внутренние поверхности форм смазывают составом, приготовленным из каолина, асбеста и воды соответственно в соотношении 2:1:1 (мас. ч.) . Это обеспечивает хорошую выемку блоков из формы. Наполненные шихтой формы поступают в печь вспенивания, где нагреваются до температуры, необходимой для размягчения стекла и разложения или сгорания газообразователя и выделения газа.

Печи вспенивания длиной 18,6 м и шириной около 3,5 м, относящиеся к туннельным, имеют три зоны: подогрева и вспенивания; резкого охлаждения и стабилизации. Зона подогрева и вспенивания длиной около 10 м снабжена шестью парами горелок; зона резкого охлаждения имеет длину 1,2 м; зона стабилизации длиной около 4 м снабжена четырьмя парами горелок. Отапливаются печи газом или жидким топливом. Формы с шихтой, установленные в один ряд по высоте и в два или три по ширине, перемещаются на роликовом конвейере или на специальных ползунах по металлическим направляющим. При выходе из печи из форм извлекают блоки, которые передают в печь отжига, а формы снова загружают шихтой и направляют в печь для вспенивания.

Топки расположены под  подом печи и покрыты сверху металлическими жаростойкими плитами, через которые  нагреваются днища форм. С целью  обеспечения постоянной заданной температуры  в зонах вспенивания и стабилизации горелки расположены в шахматном порядке.

Для отжига блоки устанавливаются  на сетчатый конвейер и направляются в конвейерную печь (лер) длиной 30 м и шириной в свету 1,8 м. В  печи отжига блоки располагают вертикально (на ребро) в решетчатые кассеты по три в ряд по ширине конвейерной сетки. Скорость движения сетки 0,0 6 м/мин. Общая продолжительность отжига 10 ч, скорость снижения температуры по длине печи отжига 0,5-1°С/мин.

Опиловка готовых блоков производится на конвейере , снабженном по краям дисковыми алмазными пилами. Упаковка блоков осуществляется в деревянную решетчатую тару, куда они укладываются на торец, в один ряд по высоте, по семь блоков в ряду. Хранение пеностекла предусматривается в крытых неотапливаемых складах.

Рассмотренная технология, состоящая из вспенивания и отжига в различных печах, называется двухстадийной. Для вспенивания и отжига применяют также одностадийную технологию производства пеностекла в туннельной печи. На вагонетку устанавливается 20 форм по пять рядов по высоте без перевязки. В каждую форму засыпается шихта.

Общее время вспенивания  и отжига 21-22 ч. Температурный режим  характеризуется быстрым подъемом температуры до 800-830°С, непродолжительной  выдержкой при наивысших значениях  температуры и значительным периодом отжига пеностекла, который заключается в его медленном охлаждении. Благодаря отжигу происходит равномерное сокращение объема блоков, что предохраняет их от вредных напряжений и растрескивания.

 

Конвейерный способ производства пеностекла

Способ заключается в том, что материал спекается без форм на пластинчатом конвейере из жаростойких элементов или из металлической жаростойкой ленты в печи вспенивания. При выходе из печи от непрерывно движущегося бруса отрезают куски определенной длины, которые автоматически подаются в печь отжига. Чтобы придать плитам из пеностекла точные размеры и товарный вид, их подвергают механической обработке на опиловочных или шлифовальных станках, которые оборудованы пылеотсасывающими устройствами. Режут плиты на маятниковых или каретных пилах.

Двухстадийный способ производства пеностекла наиболее совершенный по сравнению с одностадийным и  конвейерным, так как пеностекло получается высокого качества при хороших  технико-экономических показателях.

Для снижения плотности и получения легкого пеностекла вспениванию подвергают гранулированную пенообразующую смесь, полученную путем гидратации стеклянного порошка. Продолжительность нагрева и вспенивания при этом сокращается. Такой способ приготовления пенообразующей смеси расширяет сырьевую базу, так как позволяет использовать в качестве сырья отходы стекольного производства и утильный стеклобой. Основное технологическое оборудование (мельницы, печи вспенивания и отжига) остается без изменений. При вспенивании такой гранулированной пенообразующей смеси получают гранулированное пеностекло во вращающихся печах.

 

Изделия из пеностекла.

 

Производство засыпного  утеплителя (аналога сверхлегкого керамзита  в виде гранулированного пеностекла)

 Достоинством предлагаемой  технологии по сравнению с известными технологиями производства пеностекла является исключение крайне дорогостоящих операций с получением силикат глыбы и жидкого стекла в одном варианте или производство (варка) стекла специального состава в другом варианте и его совместному помолу (или помолу стеклобоя) со вспучивающими добавками до микронной фракции. Также исключены операции автоклавного получения жидкого стекла из кварцевого песка или трепела. Нам удалось совместить вышеуказанные операции в одном технологическом процессе. Получаемая продукция – легкие, высокопрочные, остеклованные гранулы светлого цвета, имеющие гладкую блестящую поверхность. Степень остеклованности гранул регулируется от стеклокерамики до полного стекла. По предлагаемой технологии операция обжига производится при температуре 650-850 градусов, что значительно ниже температуры (1260 град.) обжига керамзита по традиционной технологии.

Основные технологические  операции:

• - подготовка сырья 

 • - смешение со  щелочью 

 • - изготовление  гранул на грануляторе 

 • - сушка гранул

 • - обжиг гранул  с одновременным вспучиванием (продукция  - гранулы от 5 до 30мм) 

 Общая длительность  технологического процесса от  добычи сырья до получения  готовой продукции составляет  около двух часов.

Характеристики:

 • Насыпная плотность – 90 – 400 кг/м3 (насыпная плотность 90 кг/м3 указана для гранул фракции 10-15мм)

 • Прочность на  сжатие – 5 – 60 кг/см2

 • Теплопроводность  – 0,05 – 0,15 вт*м/град К0 

 • Водопоглощение  – менее 5% по объёму за сутки  при полном погружении 

 • Морозостойкость – более100 циклов 

 Получаемая продукция  стойка к действию кислот и  щелочей, а также не подвержена  силикатному распаду.

 При использовании  пигментов продукция может быть  окрашена в различные цвета.

 Предлагаемая технология  может быть использована как при создании новых предприятий, так и при реконструкции существующих предприятий по производству керамзита.

 Засыпной утеплитель  может быть использован в качестве  теплоизоляции при утеплении  чердаков, стен, подвалов в промышленном  и гражданском строительстве, а также в качестве наполнителя при изготовлении керамзитобетонных блоков и в панельном домостроении.

 Технология производства  засыпного утеплителя является  наиболее простой и дешевой  в промышленном освоении из  предлагаемых технологий. Данная  технология предполагает высокую степень автоматизации производства и минимальное количество работников, что дополнительно снижает затраты на производство.

 Указанная технология  позволяет получать при обжиге  плиты и блоки путем одновременного  вспучивания и спекания между собой высушенных гранул в формах или на полотне конвейера. В этом варианте качество получаемой продукции несколько ниже, чем у блоков поризованных по всему объёму.

 Засыпной утеплитель.

 

Производство теплоизоляционных  и конструкционно-теплоизоляционных поризованных материалов в виде плит и блоков (пеностеклокерамика, пеностекло).

 Основные технологические  операции:

 • - подготовка  сырья 

 • - смешение со  щелочью 

 • - сушка полученной  смеси (шихты) 

 • - дробление шихты 

 • - засыпка дробленой  шихты в формы или на полотно конвейера

 • - обжиг  

 Общая длительность  технологического процесса от  добычи сырья до получения  готовой продукции составляет 6 - 12 часов (без учета времени  охлаждения). Время охлаждения зависит  от геометрических размеров получаемой продукции – чем больше размер получаемых блоков, тем больше время охлаждения.

 Достоинством предлагаемой  технологии по сравнению с  известными технологиями производства  пеностекла является исключение  крайне дорогостоящих операций  по производству стекла специального состава и его помолу (или помолу стеклобоя) до микронной фракции. Также исключены дополнительные операции автоклавного получения жидкого стекла из кварцевого песка или трепела. Нам удалось совместить вышеуказанные операции в одном технологическом процессе. Получаемая продукция – плиты или блоки. Максимальный размер полученных изделий на имеющемся оборудовании (L,B,H) 1200*600*400 мм. По предлагаемой технологии операция обжига производится при температуре 650-850 градусов.

Характеристики:

• Плотность – 120 – 400 кг/м3

 • Прочность на  сжатие – 8 – 60 кг/см2

 • Теплопроводность  – 0,05 – 0,15 вт*м/град К0 

 • Водопоглощение  – менее 5% по объёму за сутки  при полном погружении 

 • Морозостойкость  – более 100 циклов 

 • Температурный  интервал применения – до 6000С