Сущность порошкового способа

Сущность порошкового способа заключается в следующем: шихту, состоящую из молотого стекла и газобразователя (0.5-3% от массы стекла) засыпают в формы, нагревают до вспенивая и охлаждают.

При нагревании сначала частицы стекла размягчаются. Для большинства стекол это происходит при температуре 600ºС. Вязкость массы в этот период велика. При дальнейшем нагревании начинается разложение газобразователя, а вязкость снижается.

Выделяющиеся газы образуют в стекломассе поры, диаметр которых постепенно возрастает, т.к. пленки стекла растягиваются под влиянием давления газы, и объем стекломассы значительно увеличивается. По достижении массы определенного объема температуру в печи снижают, чтобы прекратить разложение газообразователя и закрепить полученные объем и структуру. При резком возрастании вязкости с понижением температуры структура становится устойчивой. В процессе порообразования вся масса представляет собой пластичную вязкую систему, в которой равномерно распределен Газообразователь, выделяющий газ и создающий устойчивую и равномерную пену стекла.

При образовании пены основное значение имеют вязкость жидкости и поверхностное натяжение на границе жидкость - газ. Вязкость противодействует разрыву пленки, а низкое поверхностное натяжение способствует ее утоньшению. При высоком поверхностном натяжении пена не образуется. Пенообразование при высокой вязкости стекломассы возможно лишь тогда, когда давление газовой фазы в состоянии вспенить стекломассу. Это давление может достигнуть 1,1 МПа (680º С). Вязкость и поверхностное натяжение зависят от химического состава стекла, давление газовой фазы зависит от вида газообразователя. Помимо химического состава стекла и вида газобразователя на структуру и на свойства пеностекла влияют следующие технологические факторы: тонкость помола стекла и количество газобразователя, температура и продолжительность вспенивания.

Чем меньше размер зерен спекаемого материала, тем лучше его качества. Применяют порошок, тонкость помола которого определяется полным прохождением через сито с 6400 отв/см², остаток на сите со 10000 отв/см² - 10%. Повышение количества газообразователя в известных пределах приводит к уменьшению средней плотности, но при этом увеличивается диаметр пор. При введении более 3-5% газообразователя получается пеностекло с неравномерной крупнопористой структурой из-за высоких давлений, развиваемых газовой фазой при нагревании.

Влияние температуры сказывается следующим образом: чем выше температура спекания, тем меньше средняя плотность. Это происходит вследствие снижения вязкости и более быстрого разложения газообразователя. Повышение температуры целесообразно до определенного предела, выше которого вязкость уменьшается настолько, что стенки пор прорываются и образуются крупные пустоты. Чем длительнее процесс вспенивания при одной и той же температуре, тем меньше средняя плотность пеностекла вследствие образования большого количества газовой фазы. Увеличивая продолжительность спекания при относительно низких температурах, можно получить те же результаты, что и при кратковременном спекании, но при более высоких температурах.

Технология производства пеностекла (порошковый способ)

Ее можно разбить на следующие этапы: варка стекла и подготовка стекольного гранулята, приготовление шихты, вспенивание при температуре 700-850ºС и отжиг, обработка и упаковка.

Варят стекло в ванных печах. До варки в печи сырьевые материалы предварительно обрабатывают. Сваренную стекломассу гранулируют, для чего через отверстия в выработанной части печи сливают ее на металлический конвейер, орошаемый водой. Рекомендуется обильное орошение, предотвращающее кристаллизацию.

Приготовление шихты заключается в следующем. Стекольный гранулят измельчают на щековых, молотковых дробилках до размеров 1-3 мм. Если используют газообразователь в кусках, то его тоже измельчают до зерен размером не более 1 мм. Затем осуществляют совместный помол и перемешивание стекла и газообразователя в шаровых двухкамерных мельницах непрерывного действия.

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

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 10000 отв./см², остаток должен быть не более 10% от массы порошка. Производительность мельницы составляет 1200 кг/ч. Размалывать следует в мельницах с керамической или кремневой футеровкой и кремневыми мелющими телами во избежание загрязнения металлом.

Основная технологическая задача в производстве пеностекла – вспенивание стеклянной шихты, в результате чего материал приобретает ячеистое строение.

Заключение

Подводя итоги курсовой работы, можно отметить, что изделия из пеностекла являются сложными многосоставными системами, но в тоже время достаточно актуальны в современных реалиях.

Физико-химические процессы получения пеностекол предопределяются в значительной степени соотношением в шихте стеклобоя и газообразователя, обеспечивающих требуемый химический состав; содержание щелочного компонента; условие подготовки компонентов (удельной поверхностью и продолжительностью механоактивации); температурно-временными режимами вспенивания при обжиге.

Особая актуальность в производстве пеностёкол определяет использование отходов промышленности, такие как стеклобой тарного и листового стекла, зола уноса ТЭЦ, что непосредственно представляет интерес для последующего глубокого изучения эффективного производства пеностекол.