PL230833B1 - Sposób wytwarzania szkło- ceramiki budowlanej - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania szkło - ceramiki budowlanej, polega na rozdrobnieniu żużla paleniskowego poniżej 1 mm i zmieszaniu go z substancją poprawiającą plastyczność oraz obniżającą temperaturę topnienia, którą stanowi szkło wodne sodowe lub potasowe w ilości od 150 do 250 ml na jeden kilogram żużla, a następnie poddaniu powstałej masy procesowi formowania wyprasek pod ciśnieniem zakresu od 50 do 100 MPa i ich spiekaniu w temperaturze z zakresu 500 - 1100°C.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szkło-ceramiki budowlanej na bazie żużla paleniskowego, mającej zastosowanie zwłaszcza jako ceramiczny materiał budowlany konstrukcyjny lub wykończeniowy. Sposób według wynalazku rozwiązuje również problem zagospodarowania żużla paleniskowego, jako odpadu spalania węgla w elektrowniach i elektrociepłowniach.

W światowych zbiorach literatury patentowej znajdują się opisy rozwiązań dotyczących wykorzystania żużli wielkopiecowych, pochodzących z przerobu rud metali do produkcji szkło-ceramiki, natomiast żużle paleniskowe, pochodzące ze spalania węgla w elektrowniach i elektrociepłowniach, znalazły zastosowanie głównie do produkcji betonów, zapraw i spoiw.

Z polskiego opisu patentowego PL 80238 B1 znany jest sposób wytwarzania spoiw hydraulicznych do produkcji betonów, który polega na tym, że do zmielonych żużli pomiedziowych wprowadza się wodny roztwór aktywatora, stanowiącego związki metali alkalicznych, gdzie jako związek metalu alkalicznego stosuje się również szkło wodne, przy czym ilość aktywatora w stosunku do masy żużla wynosi 3-10% wagowych w przeliczeniu na tlenek sodowy lub potasowy.

Z koreańskiego zgłoszenia patentowego KR20040076402 A znany jest sposób otrzymywania porowatej, dźwiękochłonnej ceramiki, który polega na mieszaniu żużla wielkopiecowego o uziarnieniu poniżej 3 mm w ilości 90-95% wagowych z gliną w ilości 5-10% wagowych oraz ze szkłem wodnym w ilości 5-10% wagowych, a następnie na formowaniu powstałej mieszaniny i spiekaniu wyrobów w temperaturze 1000-1050°C przez okres czasu od 1 do 3 godzin.

Ujawniony w amerykańskim opisie patentowym US6743383 B2 sposób wytwarzania płytek ceramicznych polega na tym, że szlam rudy żelaza w ilości 30-50% wagowych, popiół lotny w ilości 10-25% wagowych, żużel wielkopiecowy w ilości 5-20% wagowych, minerały glinokrzemianowe w ilości 25-50% wagowych oraz inne dodatki mieli się razem i suszy. Po wysuszeniu, do mieszaniny dodaje się lepiszcze, które stanowi alkohol poliwinylowy i formuje się wypraski przez prasowanie ciśnieniem z zakresu 25-30 MPa, a po wysuszeniu, wypraski poddaje się procesowi spiekania w temperaturze 1050°C przez 15-30 minut.

Istota sposobu wytwarzania szkło-ceramiki budowlanej polega na tym, że żużel paleniskowy rozdrabnia się do uziarnienia poniżej 1 mm, po czym dodaje się do niego szkło wodne sodowe lub szkło wodne potasowe, które pełni funkcję substancji poprawiającej plastyczność oraz obniżającej temperaturę topnienia. Ilość szkła wodnego zawiera się w granicach od 150 do 250 mililitrów na jeden kilogram żużla. Powstałą masę formuje się pod ciśnieniem, a następnie spieka się.

Korzystnym jest, gdy żużel paleniskowy zostanie rozdrobniony do uziarnienia poniżej 0,1 mm.

Czas spiekania ustala się empirycznie na podstawie kształtu i objętości wyprasek oraz stosowanego ciśnienia prasowania i temperatury topnienia żużla.

Przykład

Szkło-ceramika budowlana w postaci cylindrycznych płytek o średnicy 50 mm i grubości 20 mm została wytworzona w warunkach laboratoryjnych sposobem według wynalazku. W pierwszej kolejności żużel paleniskowy rozdrobniono mechanicznie i przesiano przez sito o oczku 60 μm. Uzyskaną w ten sposób frakcję żużla 0-60 μm zmieszano ze szkłem wodnym sodowym w proporcji 17,5 ml szkła na 80 g żużla paleniskowego, w wyniku czego uzyskano masę, stanowiącą półprodukt do produkcji szkło-ceramiki budowlanej.

Następnie, masę tę formowano przez jednoosiowe prasowanie na zimno w metalowej, cylindrycznej formie o średnicy wewnętrznej 50 mm, zwiększając siłę nacisku tłoka od zera do 150 kN z prędkością przyrostu obciążenia równą 50 kN/min. Maksymalne ciśnienie prasowania wyniosło 76,4 MPa. Uformowane w ten sposób wypraski, podzielono na dwie grupy i poddano procesowi spiekania przez okres 4 godzin w temperaturze 700°C - grupa I oraz w temperaturze 900°C - grupa II. Po obróbce termicznej otrzymano szkło-ceramikę budowlaną, w postaci cylindrycznych płytek, dla których w warunkach laboratoryjnych oznaczono wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie, współczynnik przewodności cieplnej oraz nasiąkliwość po moczeniu w wodzie przez 48 godzin.

PL 230 833 Β1

Średnie wartości wyników oznaczeń zestawiono w poniższej tabeli.

Grupa	Czas spiekania t [godz.]	Temperatura spiekania Ts [°C],	Wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie Rc [MPa]	Współczynnik przewodności cieplnej λ [W'm-1-K·1]	Nasiąkliwość N [%1
I	4	700	13,8	1,24	11,62
II	900	60,3	1,61	10,08

W innym, analogicznym przykładzie wykonania jako substancję poprawiającą plastyczność oraz obniżającą temperaturę topnienia użyte zostało szkło wodne potasowe.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania szkło-ceramiki budowlanej, polegający na rozdrobnieniu i zmieszaniu żużla z substancją poprawiającą plastyczność oraz obniżającą temperaturę topnienia, a następnie poddaniu powstałej masy procesowi formowania pod ciśnieniem z zakresu od 50 do 100 MPa i spiekania w temperaturze z zakresu 500-1100°C, znamienny tym, że żużel paleniskowy rozdrabnia się do uziarnienia poniżej 1 mm, po czym jako substancją poprawiającą plastyczność oraz obniżającą temperaturę topnienia dodaje się szkło wodne sodowe lub szkło wodne potasowe w ilości od 150 do 250 ml na jeden kilogram żużla.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się żużel paleniskowy o uziarnieniu poniżej 0,1 mm.