Сырьевые материалы. Физико-химические основы получения ячеистого стекла

Виды, свойства и область применения ячеистого стекла.

Ячеистое стекло (пеностекло).

10.1. Виды свойства и область применения ячеистого стекла.

10.2. Сырьевые материалы. Физико-химические основы получения ячеистого стекла.

10.3. Технология производства ячеистого стекла.

Литература: Горлов Ю.П., с. 212…223; Рунова Р.Ф., с. 227…235.

Ячеистое стекло – это высокопористый теплоизоляционный материал, состоящий из воздушных ячеистых пор, разделенных перегородками из стеклообразного вещества.

Ячеистое стекло выпускают в виде плит различных размеров и изделий сложной конфигурации. Плиты имеют размеры: длина 180…500, ширина 80…150, толщина 80…120мм.

В зависимости от назначения ячеистое стекло разделяют на: теплоизоляционное, звукопоглощающее и специальное (фильтрующее, влагозащитное, высокотемпературное).

Характерной особенностью пеностекла является высокая прочность по сравнению с другими ячеистыми материалами, низкое водопоглащение. Например для стекла с преобладанием закрытой пористости водопоглащение составляет 1…10%, с сообщающейся пористостью – до 80% по объему. Коэффициент теплопроводности ячеистого стекла равен 0,055…0,85 Вт/(м*⁰С), коэффициент звукопоглощения – 0,5…0,65.

Ячеистое стекло может иметь различные цвета в зависимости от газообразователя и вида пигмента, но в основном выпускают изделия черного или серого цветов.

Применяется ячеистое стекло для теплоизоляции стен и покрытий гражданских и промышленных зданий, холодильных установок, промоборудования и т.д.

Для производства ячеистого стекла пригодны те же материалы, что и для обычного стекла: кварцевый песок, мел, доломит, карбонат или сульфат натрия, отходы стекольного производства, стеклобой. С целью снижения стоимости ячеистого стекла в качестве сырьевых компонентов выгодно использовать природные щелощелочесодержащие горные породы (перлит, обсидиан), вулканические стекла, отходы промпроизводств, например, нефелиновые концентраты.

Для получения хороших варочных свойств расплава рекомендуется применять сырьевые шихты, обеспечивающие следующий химический состав стекол, %: SiO₂ – 60…73, Al₂O₃ – до 1, CaO – 2…6, MgO – 2…4,Na₂O – 12…16, Fe₂O₃ – 4…6.

Ячеистую структуру стекла можно получить различными способами:

1) порошковым – спеканием порошка стекла с газообразователем;

2) вспениванием размягченного стекла под вакуумом;

3) вспениванием измельченного стекла пенообразующими веществами при обыкновенной температуре с последующей фиксацией структуры спеканием частиц стекла в процессе обжига;

4) барботированием стекольного расплава воздухом или газом и др. способами.

В настоящее время производство ячеистого стекла организовано, в основном, по первому способу, т.е. путем спекания стекольного порошка с газообразователем с последующим отжигом изделий для снятия температурных напряжений.

Процесс получения ячеистого стекла основан на ряде положений физической и коллоидной химии.

Основным условием получения ячеистой структуры стекла является следующее: вязкость размягченной стекломассы должна находится в пределах 2,8…3,5 кН/м. При этом выделение газа газообразователем должно протекать постепенно по мере подъема температуры размягченного стекла.

Обычно хорошее вспучивание обеспечивается при наличии в шихте 0,5…3% газообразователя. В качестве газообразователя используют карбонатные породы (известняк, мрамор, доломит) и органические газообразователи (антрацит, сажа, кокс).

При нагреве шихты частицы стекла размягчаются. Обычные стекла начинают размягчатся при температуре близкой к 600 ⁰С. Вязкость массы в этот период велика. При температуре около 700…900 ⁰С вязкость стекла снижается до рабочей. При этой же температуре происходит, в основном, и разложение газообразователя. Стекломасса вспучивается, диаметр пор растет, снижается толщина межпорных перегородок. При достижении стекломассой определенного объема температуру в печи снижают, чтобы прекратить разложение газообразователя и закрепить полученный объем и структуру пор.

Помимо химического состава стекла, вида и расхода газообразователя на свойства изделий значительное влияние оказывает тонкость помола стекла.

Дата добавления: 2014-01-20