Теплоизоляционный материал на основе тарного стеклобоя и отсевов железооксидной руды металлургического производства

• Автор: Канаев, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПЕНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТОВ
1.1. Анализ современного состояния производства неорганических вспененных теплоизоляционных материалов
1.2. Влияние технологических и композиционных параметров при получении пеностекольных материалов
1.3. Использование промышленных отходов при производстве пеноматериалов
1.4. Теоритические положения по формированию закрытопористых структур пеноматериалов
1.5. Обоснование направлений исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУЧАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Исходные вещества и материалы
2.2. Методика приготовления композиции и переработка ее в изделие
2.3. Методы оценки характеристик исходных материалов и готового изделия
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И
КОМПОЗИЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ НА СВОЙСТВА ПЕНОМАТЕРИАЛА
3.1. Влияние температуры, времени вспенивания и концентрации вспенивающего агента на свойства пеноматериала
3.2. Влияние композиционных и технологических параметров на свойства пеноматериала при введении алюмотермического шлака
3.3. Исследование влияния аэросила на свойства готовых изделий и технологический режим получения
3.4. Модификация композиции отсевами железооксидной руды металлургического производства и исследование их влияния на свойства теплоизоляционного материала
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВА, РЕКОМЕНДУЕМОГО К ВНЕДРЕНИЮ В ПРОИЗВОДСТВО
4.1. Исходные данные для проведения активного эксперимента системы «композиционные и технологические параметры-свойства получаемого материала»
4.2. Расчет уравнений регрессии взаимосвязи свойств материала и факторов варьирования
4.3. Оценка результатов эксперимента
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗРАБОТАННОГО ПЕНОМАТЕРИАЛА
5.1. Современное состояние отечественного и международного рынка
пеностекла и его применение
5.2. Опыт внедрения результатов исследований в производство неорганических теплоизоляционных материалов
5.3. Технико-экономические показатели разработанных материалов
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования, степень ее разработанности
Анализ свойств имеющихся теплоизоляционных материалов показывает, что самым лучшим является совмещение в одном материале структуры с закрытыми порами, характерной пенопластам, а также температурной и химической устойчивости, свойственной силикатным материалам, получаемым из расплава.
■ К такому материалу, который является эффективным строительнотеплоизоляционным материалом, как для заполнения внутренних, так и наружных стен малоэтажных и, особенно, высотных сооружений, можно причислить пеностекло, которое представляет собой твердую стеклянную пену с мелкоячеистой внутренней структурой. Но существенным недостатком пеностекла является относительно высокая стоимость, а также большое количество отходов, образующихся в технологии производства. Данные обстоятельства не позволяют ему конкурировать с аналогичными теплоизоляционными материалами, используемыми в строительстве.
Существующие в настоящее время технологии получения пеностекла не имеют каких-либо заметных различий. По-видимому, с их помощью можно создавать эффективный неорганический теплоизоляционный материал, уникальный по соотношению прочности и плотности, полностью негорючий, влаго-, паронепроницаемый и химически инертный, как стекло. Однако для уменьшения его стоимости нужно снизить энергоемкость производства. Одним из способов существенного сокращения потребления энергоресурсов можно считать уход от традиционной стадии технологического процесса - изготовления специально сваренного стекла.
В связи с этим актуальными являются исследования по разработке составов и технологии получения пеностекла с высокими теплофизическими свойствами на основе «бытового» стеклобоя без использования специально сваренных стекол. В спою очередь применение различных отходов промышленности позволяет

температуре, увеличенное давления газа в порах и практически неизменяющееся поверхностное натяжение. Согласно этим условиям выбирают вид стекла и газообразователя, которые позволят создать по порошковому методу качественное пеностекло [130, 142].
Твёрдые пены, такие как пеностекло, представляют собой вещество, в котором в качестве дисперсионной среды выступает вязкотекучая жидкость (стекломасса), а в качестве дисперсной фазы - газы, образованные при разложении газообразователя. Процесс вспенивания осуществляется в строго определенном интервале температур и времени. При температуре порядка 600°С частицы порошка начинают слипаться между собой, образуя микрополости с замкнутым в них пенообразователем. При дальнейшем нагревании эти микрополости становятся сферическими (образуются поры), так как стекло становиться менее вязким и способно растягиваться под влиянием газов, образующихся при разложении газообразователя. Когда происходит резкое снижение температуры, вязкость стекла мгновенно возрастает, и оно твердеет, фиксируя при этом образовавшуюся структуру пены [4, 8, 76].
Вспенивание пеностекла должно происходить плавно и постепенно, что существенно способствует образованию равномерной ячеистой структуры с замкнутыми равными порами. Для достижения плавного течения процесса порообразования необходимо применять так называемые «длинные» стекла, которые имеют большой температурный интервал изменения вязкости. Помимо всего прочего, стекломасса не должна кристаллизоваться при вязкости от 1 до 10 МПа с, а само стекло обязано содержать какие-нибудь окисляющих компонентов, как А5203, 803, 8Ь203 и др. [3, 5, 6, 12].
Аналогично к газообразователям пеностекла также предъявляют определенные требования:
- выделение газовой фазы должно осуществляться только после полного спекания частиц стеклопорошка;
- давление газов должно плавно возрастать с увеличением температуры на протяжении всего интервала спекания.