Пеностекло для низкотемпературной изоляции. Способ производства и характеристика его основных процессов

4. Пеностекло для низкотемпературной изоляции

Развитие новых химических производств, связанных с низкотемпературными процессами, изотермические методы хранения и транспортирования сжиженных газов потребовали создания новых высокоэффективных теплоизоляционных материалов, отвечающих ряду специальных условий. Такие материалы должны обеспечивать пожаро- и взрывобезопасность.

Из материалов минерального происхождения по теплотехническим показателям для низкотемпературной изоляции подходит пеностекло. Однако пеностекло, выпускаемое промышленностью, по качеству не отвечает в полной мере жесткому режиму эксплуатации. В связи с этим возникла необходимость коренного улучшения свойств выпускаемого пеностекла.

Минским государственным НИИСМ разработаны состав стекла и технология получения пеностекла для низкотемпературной изоляции, физико-технические свойства исследованы ВНИПИТЕПЛОПРОЕКТ. Оптимальные составы стекол, пригодных для производства специального пеностекла, были определены в системе SiO₂—А1₂Оз— В₂О₃—CaO—MgO—Na₂O—К₂О. В таблице приведем химический состав стекол 21 и 28, которые по своим свойствам наиболее полно удовлетворяют выдвинутым требованиям. Поскольку стекло 28 является экономически более выгодным, дальнейшие испытания в процессе разработки технологии проводились на этом составе.

Таблица 4.1.- Химический состав стекол

Указанные стекла обладают необходимыми физико-химическими свойствами: отсутствием склонности к кристаллизации в технологически необходимом температурном интервале, высокой химической стойкостью и низким термическим расширением.

Применение некристаллизующихся стекол с высокой гидролитической стойкостью позволило получить структуру пеностекла с замкнутой пористостью, а также сохранить ее в процессе эксплуатации пеностекла в условиях повышенной влажности. Снижение коэффициента линейного термического расширения синтезированных стекол по сравнению с промышленными до 78-10^-7 1/°С увеличило стойкость пеностекла к температурным перепадам, исключило образование Микротрещин в блоках пеностекла в процессе его отжига. Задача работы сводилась к получению стекла со следующими свойствами:

температура начала размягчения                               620°С

температура начала вспенивания                               820°С

температура нулевого мениска                                   1030°С

химическая стойкость (% потерь по массе):

                                        к воде                                         0,040

                                         к 2н. НС1                                    0,045

       температура начала кристаллизации                           1000°С

Максимальная температура вспенивания 820—830 °С в том же интервале, что у промышленных составов; это позволяет вести процесс производства при экономически рентабельной длительности работы печей.

Пенообразующую смесь для пеностекла получали путем помола стекла и последующего его смешения в шаровой мельнице с газовой сажей марки ДГ-100. Удельная поверхность пенообразующей смеси составляла 7000 см²/г, содержание газовой сажи - 0,3%. Вспенивание образцов проводили в электрических печах в формах из жароупорной стали размером 15x15x15 см и 35x35x15 см. В результате исследования физико-механических свойств пеностекла, полученного при различных температурах, были разработаны оптимальные технологические параметры производства:

максимальная температура вспенивания                    820^СС

продолжительность процесса вспенивания              30 мин

скорость резкого охлаждения                                    20 - 30град/мин,

скорость отжига в интервале 580—50° С              0,6 град/мин

На Гомельском стеклозаводе была выпущена опытная партия пеностекла. Материал получен в туннельной печи полумуфельного типа с одноярусной садкой форм. Отжиг пеноблоков проводили в лере длиной 40 м в интервале температур 600—40 °С. Режимы вспенивания и отжига пеностекла показаны на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. - Температурные режимы вспенивания (а) и отжига (б) влагозащитного пеностекла.

Полученное по новой технологии пеностекло имеет объемную массу 140—180 кг/м^г, оно характеризуется достаточно высокой прочностью, (Нарастающей с понижением температуры (таблица 4.2).

Таблица 4.2. - Прочность пеностекла при различной температуре.