глазированные чаши на полке

Использование стеклянных порошков в промышленных условиях: краткий обзор

Введение в стекло и стеклянные порошки

Проще говоря, стеклянный порошок (земля) является порошком стекла. Но его свойства проистекают не в основном из размера молоть, но и идентичности самого стекла. Стекло представляет собой твердый, некристаллический, обычно прозрачный, аморфный (то есть ему не хватает дальнего порядка в твердой фазе) материала. Наиболее распространенным типом стекла является содово-лаймовое стекло, которое состоит в основном из диоксида кремния, SiO2,наряду с оксидами натрия, оксидом кальция и глиноземом. Другие незначительные компоненты добавляются в тонкой настройки свойства, чтобы сделать соду-известь подходит для использования в качестве пластины стекла или в качестве контейнера стекла.

Крупномасштабный источник грунтового стекла из муниципальных отходов / рециркуляции потоков. Стекло, как правило, бутылки, собираются и мелко землю для дальнейшего использования / обработки. Большинство порошкового стекла добывалось из использованного стекла, а затем заземляется. Это делает его более экономически эффективным ресурсом. Есть, однако, измельченные стеклянные изделия, которые поставляются из нового стекла или отклонить стеклянные контейнеры для специализированных приложений. Подсчитано, что более 200 миллионов тонн стеклянных отходов отправляются на свалку ежегодно (1). Это, однако, резко изменилась в последнее время из-за многих уникальных приложений, которые стекло может выполнить.

бетон со стеклянной смесью порошка наливают
предварительно литые бетонные плиты сделаны со стеклянной смесью порошка

Стеклянные Порошки и Бетон

Бетон является вездесущим строительным материалом, необходимым для строительства дорог, мостов и зданий. Он состоит из агрегата, который смешивается с цементом, как правило, Портленд цемента, и воды. Цемент и вода реагируют вместе, образуя твердую матрицу, которая связывает себя вместе и агрегат, производя каменное вещество.

Добавки могут быть включены в бетонную суспензию, чтобы изменить свойства конечной бетонной плиты. Пластизеры могут быть добавлены, например, которые замедляют лечение бетона за счет сокращения необходимого соотношения воды к цементу, но при этом сохраняют его обливание. Прочность готового бетона больше при более низком содержании воды.

Другой класс соединений, обычно используемых в качестве конкретных добавок поццоланов - группа siliceous и / или глинозема, который может реагировать в воде с гидроксидом кальция (присутствует в цементе) для производства материала с бетоноподобными свойствами. Включение поццоланов в бетонную смесь имеет многочисленные преимущества; pozzolans может быть дешевле, чем цемент Портленд и тем самым уменьшить общую финансовую нагрузку в производстве, они могут увеличить долговечность и долговечность готового бетона, и их включение за счет некоторых из цемента Портленд уменьшает экологическое бремя, связанное с производством портлендского цемента в первую очередь. Следует отметить, однако, что поццоланы не могут заменить весь портлендский цемент в бетонной смеси из-за необходимости гидроксида кальция. Кроме того, некоторые pozzolans может предложить готовый бетон другие свойства, такие как общая прочность, и повышенная устойчивость к вредным соединениям. Молотое содово-известковое стекло, как силикат, может быть использовано в качестве поццолана.

бетон, вылитый из машины

Почему молотое стекло?

Исследования по включению молотого стекла датируются десятилетиями, хотя наиболее актуальные примеры являются довольно недавними, чему способствуют растущее желание снизить затраты и повысить экологическую стабильность (2). Современные исследования показали, что включение отходы стекла с молоть размером менее 10 микрон могут быть добавлены в бетон, не вызывая никакого ущерба для прочности или долговечности (3). В исследовании 2006 года изучалась производительность смесей размеров молоть (порошкообразный/10 микрон, мелкий молоть/0,15-0,3 мм и грубый молоть/0,6-2,36 мм) в цементной смеси 40 MPa. Авторы сообщили о хорошей производительности со всеми смесями, достигающими или превышающими порог силы 40 МПА в течение 404 дней (4). Они отмечают, что прочность и долговечность резцирующего бетона увеличилась в некоторых случаях до 55 МПа, несмотря на общее снижение содержания цемента на 30, что объясняет это мощной позоланической реакцией между молотым стеклом и цементом.

бетонные кирпичи
бетонные плиты, которые могут быть сделаны с помощью стеклянной порошковой добавки

Использование молотой соды известковое стекло для замены некоторых из цемента и агрегата в смеси, никаких вредных свойств не наблюдается в производстве самовыравнивания бетона (5), хотя автор отметил умеренное изменение соотношения воды к порошку было необходимо в самовыравнивание приложения, с общим включением до 104 кг /м3 из молотого стекла.

Дальнейшие исследования выявили 30 "сладких пятен" включения молотого стекла в бетонные смеси. По сравнению с бетоном, изготовленным из летучей золы, бетон, содержащий молотое стекло, имел сопоставимые долгосрочные свойства прочности; по сравнению с бетоном, сделанным с натуральными поццоланами, он был сильнее. Кроме того, после семи лет погружения в воду деградации не наблюдалось, а устойчивость к хлоридным и сульфатным атакам была повышена по сравнению с золой и природными позоланами (6).

Соображения по использованию матового стекла в бетоне

В целом, преимущества использования молотого стекла в качестве добавки в бетоне намного перевешивают недостатки. Сообщалось, что общая поццоланическая активность грунтового стекла связана со степенью гидратации стеклянного порошка, поэтому зависит от его площади поверхности. В целом более мелкий размер молоть предпочтительнее для достижения оптимальной замены цемента (7). Основным ограничением для использования молотого стекла в производстве бетона является щелочь-кремнезем реакции, которая, когда гидроксиливов в цементе, которые могут всмяиваться с кремнезема из стекла в присутствии воды (8). Чистым эффектом этой реакции является производство геля"на месте", который поглощает воду, а затем набухает, вызывая растрескивание бетона. Смягчение с помощью подходящих размеров молоть стекла (9), уплотнение бетона, как он лечит для устранения атмосферной воды и использовать небольшое количество других / природных pozzolans или летать пепла (10). Отмечается, что щелочь-кремнейая реакция также прослезна в обычном бетоне (11).

бетон амлируется

Глазури

Керамические глазури являются общим использованием кремнезема типа соединений. Глазурь состоит из пластика, непластика и добавок. Из непластмасс, это в основном оксиды, наряду с пигментами, feldspar и фриты, которые также кремнезема типа природы (12). Недавнее исследование показало, что использование переработанное порошковое стекло (в данном случае из катодных лучевых трубных телевизоров) в качестве компонента оксида в керамической глазури (13). Производимые керамические глазури выполняются в равной степени, как и их коммерческие аналоги, с особенно хорошей химической устойчивостью; в дополнение к предоставлению приветственного использования для отходов стекла.

глазурованная красочная керамика
глазированные терракотовые горшки

Огнеупорные материалы

Огнеупорный материал представляет собой соединение, которое устойчиво к теплу, но также имеет сильные термохимические и механические свойства, и высокий уровень коррозии сопротивления. По этой причине огнеупорные материалы используются для вылинии реакторов в промышленных процессах, и особенно в производстве железа и стали - только в этом секторе используется 70 глобальных поставок огнеупорных веществ (14). Огнеупорные вещества, как правило, оксидные материалы и попадают в классификации на основе их состава; кислых, основных, оксид-углерода или специализированных. В случае с молотым стеклом он выступает в качестве источник кислого огнеупорного материала, из-за его основной компонент кремнезема. Огнеупорный материал, как правило, формируется в блок форме, некоторые из которых могут быть связаны друг с другом с помощью связующего. Силика, из-за своей высокой точки плавления, самый популярный из огнеупорных оксидов (15). Материалы, такие как кремнезем, глинозем и другие происходят естественно. Молотое стекло является хорошим источником кремнезема, но молотое стекло содержит и другие компоненты. Огнеупорные материалы производятся последовательным процессом: переработка сырья, формирование, а затем обжига. Огненный кирпич является ярким примером кремнезема содержащие огнеупорный материал, известный своей невероятно высокой устойчивостью к температуре, он находится в сталелитейных печей и содержит молотое стекло (16) в качестве основного компонента.

расплавленный металл наливают в формы, сделанные с наполнителя пески
расплавленный металл наливают

Улучшение грунтового стекла и почвы

Исследования показали, что введение 75 микрон молотого стекла в почву глины типа может увеличить инженерные свойства почвы. Например, включение 12 молотых соды известковых стекол уменьшили значения отеков в пять раз, увеличили california Bearing Ratio (мера твердости, используемой для определения пригодности субграда перед укладкой дороги) и увеличили его сжимаемую прочность( 17). Такое добавление могло бы уменьшить необходимость значительного укрепления автомобильных или железнодорожных подклассов в районах с почвами глиняного типа. Добавление молотого стекла добавляется в силу его характера в качестве неслаемый материал, и в одном исследовании снижение сжатия глины типа почвы более чем на 50 (18). Улучшение грунта путем добавления грунтового стекла может предотвратить повреждение зданий в периоды сезонного изменения температуры (19).

стороны, держа некоторые почвы

Другие приложения

Как порошковое стекло, так и известняковая пыль являются отходами нескольких промышленных процессов по всему миру, и необходимость борьбы с ними без отправки их на свалку является приоритетной задачей. Одно исследование показывает, что с добавлением небольшого количества портлендского цемента, наряду с известняковой пылью и порошковым стеклом, может образоваться новый тип кирпича. Новый кирпич изготавливательн без необходимости обжига в печи, и отображает свойства, аналогичные современным бетонным кирпичам. Отмечается, что порошкообразное стекло повышает сжимающую/флексулярную прочность, сарасионную устойчивость и теплопроводность кирпича - при сохранении экономической конкурентоспособности (20). В традиционном глиняном кирпичном производстве, добавление 2,5 до 10 массой 20 микрон молотого стекла было показано, уменьшить производственные потери и увеличить прочность с 20 MPa до 29 MPa - из-за молотого стекла заполнения внутренних пор глины со стеклянным ph асе во время стрельбы (21).

От производства стеклопластика, например, для использования в окнах, стеклянный порошок является отходами. Исследователи из Бразилии продемонстрировали способность этого молотого стекла использоваться в изоляционных продуктах в качестве усиливающего наполнителя в продуктах стекловолокна (22). Исследованы дальнейшие применения в качестве компонента в теплохранилище, при этом 150 микрон молотого стекла используются в качестве опоры для n-октадиена в вакуумно-пропитанной фазе изменения материала типа изолятора внутри стен зданий. Использование грунтового стекла предотвратило утечку n-октадьена во время фазового перехода (23).

песок продукты для литья процесс сделаны со стеклянным порошком
сердечники форм

Резюме

  • Молотое стекло является основным источником кремнезема, что происходит, чтобы быть невероятно недорогой, как это часто добывается в качестве отхода продукта - и широко используется
  • Он нашел применение в производстве бетона, заменив некоторые из цемента, в свою очередь, что делает производство менее экологически вредным и предоставления конкретных расширенных свойств
  • Другие виды использования включают в огнеупорных приложений (где его высокая температурная толерантность является полезным) в глазури, в изоляции здания, улучшение почвы и в кирпичном производстве
  • Многие из его применений особенно полезны, поскольку они могут отвлекать большое количество стекла со свалки

Ссылки

1 И. Б. Топу и М. Канбаз, Cem. Конкр. Res., 2004, 34, 267

2 Y. Jiang et al., J. Env. Манаг., 2019, 242, 440

3 А. Шаян и А. Сюй, Cem. Конкр. Res., 2004, 34, 81

4 А. Шаян и А. Сюй, Cem. Конкр. Res., 2006, 36, 457

5 М. Лю, Конст. Построить. Коврик., 2011, 25, 919

6 М. Карсана и др., Cem. Конкр. Res., 2014, 45, 39

7 М. Мирзахоссейни и К.А. Верховая езда, Cem. Конкр. Композиций., 2015, 56, 95

8 К. Афшинния и. Рангараджу, Конст. Построить. Коврик., 2015, 81, 257

9 М. Сир и др., Конст. Построить. Коврик., 2010, 24, 1309

10 Н. Шварц и др., Cem. Конкр. Композиция., 2008, 30, 486

11 C. Мейер, Н. Эгоси и К. Андела, Бетон с отходами стекла, как агрегат, в Международном симпозиуме по бетонным технологиям ASCE и Университета Данди, Данди , Великобритания, 2001

12 K. Bonk et al., Плитка кирпича, 1992, 1, 14

13 Ф. Андреола и др., Дж.Евр. Керамический Soc., 2007, 27, 1623

14 А. М. Гарберс-Крейг, Джей С. Афр. Inst. Горнодобывающая металлургия, 2008, 108, 1

15 Г. Альмарахле, Ам. J. Appl. Sci., 2005, 2, 465

16 Патент США US1341510A, 1920, истек

17 H. Canacki et al., Procedia Eng., 2016, 161, 600

18 М. Нуруцзаман и М.А. Хоссайн, Шар. Дж.Ре. Англ. E, 2014, 14, 17

19 Y. Mawlood et al., Int. J. Геотех. Англ., 2019, DOI: 10.1080/19386362.2019.1647644

20 P. Тургут, Материалы и структуры, 2008, 41, 805

21 И. Демир, Управление отходами. Res., 2009, 27, 572

22 A. C. P. Гальвао и др., Церамика, 2015, 61, 367

23 S. A. Memon et al., Energy Build, 2013,66, 405

glass_powder