Жидкое стекло: получение из стеклобоя, виды и области применения

Стекло можно собирать и перерабатывать многократно. При переработке отходов стекла можно получить множество полезной продукции. Однако, в нашей стране повторно используется менее 20% отходов стекла, а остальное размещается на полигонах, тогда, как в Европе степень их переработки приближается к 90%.

Переработка отходов стекла не только решает экологические проблемы, но и может быть очень прибыльным бизнесом. Некоторые виды продукции из стеклобоя можно производить при минимальных начальных финансовых вложениях. Отходы стекла относятся к 5 классу опасности и работа с ними не требует получения лицензии на обращение с отходами, что значительно упрощает начало работ. Одним из таких продуктов является жидкое стекло, которое имеет множество областей применения и может быть произведено без применения высоких температур.

Особенностям производства этого уникального продукта, его видам и свойствам, а также областям применения будет посвящена настоящая статья.

Производство жидкого стекла

По традиционной технологии жидкое стекло получают сплавлением песка или стеклобоя с кальцинированной содой при температуре 1300 град. С с последующим растворением полученного материала в автоклаве при повышенном давлении или его измельчением до мелкого порошка с последующим растворением в горячей воде.

Механоактивация сырьевых компонентов позволяет существенно упростить и удешевить технологию производства жидкого стекла. Его можно получать при обычных температурах при измельчении стеклобоя в вибромельнице с раствором щелочи или кальцинированной соды.

Такая технология дает значительные конкурентные преимущества за счет исключения высокотемпературной обработки и позволит организовать выгодный бизнес. Общие затраты на организацию производства не превысят 1 млн рублей, из которых 60-80% затрат составляет стоимость вибромельницы.

Виды жидкого стекла

Выпускаются следующие виды жидкого стекла:

• натриевое;
• калиевое;
• литиевое;
• с органическими основаниями или комбинированное.

90% всего выпускаемого жидкого стекла представлено натриевым стеклом. Оно представляет собой бесцветную густую жидкость с желтоватым или сероватым оттенком. Для получения требуемой консистенции его разбавляют водой.

Калиевое стекло имеет высокие адгезионные и антисептические характеристики. Его добавляют в строительные бетоны для предотвращения образования грибков или плесени в условиях высокой влажности. Оно дает матовую поверхность и широко применяется для производства огнестойких красок.

Литиевое стекло выпускается в небольших объемах, оно обладает очень высокой радиационной устойчивостью и используется в качестве защитных материалов космических аппаратов.

Состав и свойства

Жидкое стекло-это обобщенное название для всех водных щелочных растворов силикатов. Его рН составляет 10-13. Отношение оксида кремния к сумме щелочных оксидов называется силикатным модулем. Чем выше модуль, тем больше клеящая способность материала.

Этот материал характеризуется целым комплексом уникальных свойств:

• экологичностью, не выделяет токсичных веществ даже при высоких температурах;
• негорючестью, имеет температурный диапазон эксплуатации до 1200 град. С;
• высокой вяжущей и проникающей способностью;
• невысокой стоимостью и доступностью сырьевых компонентов;
• высокие антисептические свойства;
• отличная теплоизоляционная способность.

Эти свойства обуславливают очень широкие области применения жидкого стекла в различных отраслях промышленности и в быту.

Области применения

В строительстве

Благодаря антисептическим и огнезащитным свойствам, хорошей проникающей способности и водозащитным свойствам жидкое стекло широко применяется в промышленном и гражданском строительстве:

• для гидроизоляции;
• добавления в цементные растворы;
• огне- и биозащиты.

Гидроизоляция строительных конструкций

Благодаря хорошей проникающей способности, биостойкости и способности образовывать прочное и стойкое покрытие жидкое стекло широко используется для гидроизоляции строительных конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности:

• фундаментов, расположенных вблизи грунтовых вод;
• подвалов, цокольных этажей, тоннелей;
• бассейнов и колодцев;
• ванных и туалетных комнат для защиты от плесени и грибков.

Растворы для гидроизоляции обычно содержат жидкое стекло + цемент + песок в соотношении 1:1:1.

Добавка в цементные растворы

О том, как добавка жидкого стекла улучшает комплекс характеристик бетонных изделий можно узнать из следующего видео:

Добавление жидкого стекла в цементный раствор снижает  пористость бетона, что приводит к улучшению целого комплекса эксплуатационных характеристик:

• бетонная смесь быстрее схватывается и быстрее набирает максимальную прочность;
• жаростойкость бетона увеличивается  до 1200 град. С;
• увеличивается прочность и эластичность бетона, возрастает его стойкость к истиранию;
• повышается влагостойкость;
• увеличивается химическая и биологическая стойкость бетона.

Огне- и биозащита

Добавка жидкого стекла повышает температурную стойкость бетона. Это дает возможность использовать бетоны при температурах до 1700 град. С. Их применяют для футеровки каминов, промышленных печей и котлов.

Жидким стеклом пропитывают ткани и древесные материалы для придания им антисептических свойств и негорючести.

В производстве строительных материалов

Комплекс уникальных свойств жидкого стекла делают его незаменимым для производства многих видов строительных материалов. Подробнее от этом можно прочитать на страницах «Бой стекла: применение в производстве строительных материалов» и «Стеклобетон: виды и области применения». Здесь мы рассмотрим только два основных направления.

Жаростойкие бетоны

Жаростойкие бетоны способны в течение длительного времени сохранять свои свойства под действием высоких температур до 1700 град. С и пламени. Такие бетоны соответствуют требованиям ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия» и применяются для футеровки промышленных печей, каминов, рекуператоров доменных печей, дымовых труб и др.

Наибольшее распространение имеют жаростойкие бетоны на основе жидкого стекла и дробленных огнеупорных материалов (магнезит, шамот, корунд и др.).

Огнестойкие краски

В строительстве очень важно защитить материалы от воздействия высоких температур и огня. На помощь могут придут огнестойкие силикатные краски на основе калиевого жидкого стекла. Силикатные краски — долговечные и надежные материалы, обеспечивающие огнестойкость, высокие декоративные характеристики. Они отличаются высокой адгезией к различным материалам и имеют повышенную водостойкость и биостойкость.

При нагреве жидкое стекло сильно вспенивается, увеличиваясь в объеме. Высота вспененного слоя почти в 40 раз превышает исходный. Это в сочетании с полной негорючестью жидкого стекла обеспечивает эффективную огнезащиту строительных материалов.

Краски на основе жидкого стекла применяют для внутренних работ для защиты деревянных конструкций, а органосиликатные композиции можно использовать для защиты наружных поверхностей из бетона и металлоконструкций.

В промышленном производстве

Комплекс уникальных характеристик жидкого стекла обеспечивает его широкое применение в промышленном производстве. Оно используется:

• для укрепления неустойчивых грунтов;
•  для окусковывания руд;
• изготовления форм для разливки металлов (в смеси с песком);
• для получения продукции производственного назначения (адсорбентов, катализаторов, цеолитов, органосилоксанов, силикатов различных металлов);
• для производства сварочных электродов;
• для изготовления антисептических и огнезащитных пропиток для древесины;
• входит в состав различных моющих средств;
• для производства клеев и красок.

В быту

Жидкое стекло также широко применяется в бытовых условиях. Можно выделить следующие направления его использования.

Защитное покрытие для автомобилей

Нанесение жидкого стекла на лакокрасочное покрытие автомобиля позволяет повысить его стойкость. Подробнее об этом можно узнать из следующего видео:

В отличие от других видов защитных покрытий  покрытие из жидкого стекла остается на автомобиле навечно.

Защита древесины

Пропитка жидким стеклом обеспечивает эффективную защиту древесины от гниения, грибков и насекомых, а также значительно увеличивает огнестойкость обработанных материалов.

Гидроизоляция

Обработка жидким стеклом обеспечивает эффективную гидроизоляцию в ванных комнатах и других помещениях с повышенной влажностью. Дополнительным преимуществом служит полная нетоксичность такого материала.

Силикатный клей

Водный раствор жидкого стекла (силикатный клей) широко применяется для склеивания бумаги, картона, тканей, кожи и других материалов. Он используется для приготовления различных строительных клеев. Обработка силикатным клеем повышает влагостойкость швов плитки в ванных, туалетах и других помещениях с повышенной влажностью.

Техника безопасности при работе с жидким стеклом

Водные растворы щелочных силикатов имеют сильно щелочную реакцию (рН=10-13), поэтому требуют соблюдения особых мер предосторожности при работе. Щелочи способны разрушать кожные покровы человека, поэтому работать с ними необходимо в резиновых перчатках. Действие щелочей достаточно медленное и не сопровождается болевыми ощущениями, но оно будет длиться до полного удаления щелочи с кожи человека.

Если щелочь вовремя не смыть, она может полностью растворить кожные покровы и ткани человека. Поэтому при работе с щелочными средствами необходимо тщательно вымыть все участки тела, куда могли попасть капли щелочи.

Особенно важно беречь глаза. Щелочи вызывают необратимые поражения сетчатки глаза, поэтому при работе с ними необходимо использовать защитные очки.

Заключение

В настоящей статье мы познакомились с свойствами и областями применения такого замечательного материала, как жидкое стекло. Оно может быть получено из стеклобоя без высокотемпературной переработки. Это делает получение такого продукта из отходов стекла очень выгодным бизнесом. Одновременно переработка стеклянных отходов поможет экологии нашей страны.

Напишите, готовы ли вы принять участие в сборе и полезном использовании отходов, включая стеклобой. Добавьте эту статью в закладке или перешлите своим друзьям, планирующим создание собственного экологического бизнеса.