Механохимическая активация стекольной шихты

• Автор: Шелаева, Татьяна Борисовна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы
1.1 Однородность как важный показатель качества стекла
1.2 Развитие современных представлений о процессах стекловарения
1.2.1 Сырье для стекловарения
1.2.2 Физико-химические процессы на этапе силикатообразования
1.2.3 Физико-химические процессы на этапе стеклообразования
1.2.4 Гомогенизация стекольного расплава
1.2.5 Осветление стекольного расплава
1.2.6 Студка стекломассы
1.2.7 Особенности получения стекол с высокой однородностью
1.3 Современные способы подготовки стекольной шихты
1.3.1 Традиционный способ подготовки стекольной шихты
1.3.2 Уплотненная шихта
1.3.3 Синтетическая шихта
1.3.4 Измельченная шихта
1.4 Теория механохимической активации вещества и ее практическая реализация
1.4.1 Физико-химические основы механохимической активации
1.4.2 Явления, сопровождающие механохимическую активацию
1.4.3 Изменение состояния вещества в процессе механохимической активации
1.4.4 Влияние среды на прочность твердых тел
1.4.5 Влияние среды на процесс диспергирования
1.4.6 Современные аппараты для диспергирования материалов
Выводы по главе
Глава 2. Методическая часть
2.1 Методика механохимической активации сырьевых материалов
2.2 Методика термической обработки шихты и ситаллового стекла, синтез и термообработка
2.3 Определение гранулометрического состава дисперсных материалов
2.4 Методика изучения фазовых превращений в шихтах и стеклах
2.5 Определение однородности стекол
2.6 Определение прочности стекла
Глава 3. Исследование процесса механохимической активации кварцевого песка
Выводы по главе

Глава 4. Исследование механохимической активации бинарных смесей «песок - сода» и
«песок - мел»
Выводы по главе
Глава 5. Исследование процесса стекловарения механоактивированной
натрийкальцийсиликатной шихты и стекол на ее основе
5.1 Влияние механохимической активации шихты на варку натрийкальцийсиликатных стекол
5.2 Влияние механохимической активации шихты на свойства натрийкальцийсиликатных стекол
5.2.1 Светопропускание стекол
5.2.2 Однородность стекол
5.2.3 Прочность стекол
Выводы по главе
Глава 6. Механохимическая активация бесщелочной стронцийалюмосиликатной шихты
6.1 Особенности стекловарения тугоплавкой механоактивированной шихты
6.2 Кристаллизация стронцийалюмосиликатного стекла, полученного на основе
механоактивированной шихты
Выводы по главе
Глава 7. Анализ результатов
Глава 8. Технологические рекомендации по механохимической активации стекольной шихты
и варке стекла на ее основе
Общие выводы
Список литературы

Введение
Актуальность темы. Обеспечение конкурентоспособности отечественного стекольного производства в условиях высокого темпа мирового научно-технического прогресса требует совершенствования стекловарения в направлении повышения энергоэффективности и качества выпускаемой продукции. Перспективным методом интенсификации стекловарения является механическая активация стекольной шихты посредством тонкого совместного измельчения сырьевых материалов.
Известно, что механоактивация исходного сырья является мощным средством интенсификации физико-химических процессов химической технологии. Имеются данные, свидетельствующие о положительном влиянии измельчения сырьевых материалов, особенно наиболее тугоплавких компонентов стекольных шихт, на кинетику отдельных этапов стекловарения. Однако подавляющее большинство исследований, проведенных в данном направлении, касается стекольных шихт достаточно грубой дисперсности (50 - 100 мкм). Более того, выводы исследователей о влиянии измельчения шихты на стекловарение в целом и осветление стекломассы в частности достаточно противоречивы, а сведения о качественных показателях стекол, сваренных на основе активированных шихт, весьма ограничены. Эти вопросы требуют дальнейшего научно-технологического анализа на основе современного экспериментального материала.
Настоящий уровень теоретических представлений о физико-химических процессах, сопровождающих тонкое измельчение вещества, и создание энергонапряженных помольных агрегатов открывают новые возможности как в изучении мехаиоактивации стекольных шихт, так и в разработке энергоэффективных технологий получения высококачественных стекол на основе этих шихт.
Среди практических задач, которые могут быть решены в результате использования механоактивированных шихт, важнейшей является задача повышения однородности и прочностных характеристик стекол для авиационного остекления и прозрачной брони при снижении энергозатрат на их варку.
Другая актуальная технологическая задача, связанная с необходимостью снижения температуры стекловарения и повышения однородности материала путем применения механоактивированной шихты, встает при синтезе тугоплавких ситалловых стекол технического назначения, в частности, ситаллов бесщелочных составов.
Цель паботы. Развитие физико-химических представлений и разработка технологических основ интенсификации стекловарения и повышения качества стекла путем механоактивации стекольной шихты применительно к натрийкальцийсиликатным стеклам и бесщелочным ситалловым стеклам.

4. Диссоциация и синтез карбонатов
При интенсивной механической обработке карбонатов наблюдается их диссоциация, примером которой может служить изменение содержания углекислоты в герметичных барабанах мельницы. Также отмечается определенная корреляция между выходом СС)2 и температурой термической диссоциации измельчаемого карбоната [100]. При механохимической диссоциации карбонатов обнаружен эффект расщепления сложных карбонатов на простые, например, доломит распадается на кальцит и магнезит [100]. Однако данная реакция обратима: измельчение окислов щелочноземельных металлов в среде углекислого газа вызывает образование карбонатов.
5. Твердофазные реакции
Имеется множество примеров твердофазных реакций, инициированных посредством измельчения. Например, образование силиката натрия в ходе совместного измельчения безводной соды с силикагелем; образование шпинелей и хромшиннелидов при совместном измельчении окислов 1у^О и А120з [102, 110, 111].
6. Ионное замещение в минералах
При измельчении слюд в стальных барабанах в водной среде происходит замещение М%2+ на Ре2+ или А13+ на Ре3+, а также К+ гидроксонием (НзО+). Эти замещения не сопровождаются разрушением структуры исходного минерала: биотит, например, остается биотитом, но превращается в высокожелезистую разновидность [102].
7. Ступенчатые превращения минерального вещества
В [95] установлено, то при измельчении нефелин переходит в альбит и далее в минералы группы каолинита. В самом общем виде процесс деструкции алюмосиликатов при их измельчении в водной среде представляется в виде последовательного растворения. Сначала в раствор переходят ионы щелочных и щелочноземельных металлов, затем элементов полуторных окислов и титана и, наконец, анионные группировки кремнезема, оксида алюминия. Конечной стадией механохимической деструкции минералов и горных пород являются аморфные гидратированные кремнегели.
1.4.4 Влияние среды на прочность твердых тел
Присутствие нескомпенсированных связей на поверхности твердых тел обуславливает целый ряд поверхностных явлений. Одним из которых является эффект понижения прочности под влиянием физической сорбции активных веществ на поверхности. При деформации твердого тела в его поверхностном слое развиваются клиновидные