Пеностеклокристаллические материалы повышенной механической прочности на основе природного кремнеземистого сырья

• Автор: Елистратова, Анна Васильевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ О ПЕРСПЕКТИВАХ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ПЕНОСТЕКОЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1 Вопросы использования некондиционного и нетрадиционного кремнеземсодержащего сырья для изготовления пеностекла

1.2 Технологии получения пеноматериалов на основе стекла и нетрадиционного сырья

1.3 Основные свойства пеностекольных материалов и области применения

1.4 Условия формирования ячеистой структуры пеностекла

1.5 Постановка цели и задач работы.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ СЫРЬЕВЫХ

МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ

2.1 Характеристика сырья и исходных материалов

2.1.1 Кремнеземистые материалы кристаллического строения

2.1.2 Аморфные кремнеземистые породы
2.1.3 Вспомогательные материалы
2.2 Методология работ и методы исследования
2.2.1 Физикохимические методы исследования
2.2.2 Методы исследования процессов
2.3 Структурнометодологическая схема работы
3. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГ ИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТЕКЛОГРАНУЛЯТА
3.1 Оценка пригодности кремнеземистого сырья для получения стеклоранулята и разработка составов шихт на их основе
3.2 Исследование синтеза стеклогранулята по низкотемпературному способу обработки шихты
3.3 Исследование фазового состава и вязкостных характеристик
низкотемпературного стеклогранулята
Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ МРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ
НИЗКОТЕМПЕРАТРНОГО СТЕКЛОГРАНУЛЯТА
4.1 Исследование кристаллизационной способности
ч низкотемпературного стеклогранулята
4.2 Исследование влияния оксида титана на процессы кристаллизации
4.3 Выбор состава стекла для получения пеностеклокристаллического материала на основе стеклогранулята повышенной кристаллизационной способности
4.4 Исследование поведения кристаллизующегося стеклогранулята при
термообработке
Выводы по главе
5. СВОЙСТВА И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА
ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЕМИСТОГО СЫРЬЯ
5.1. Разработка оптимального режима вспенивания стеклогранулята
5.2 Основные эксплуатационные свойства пеностеклокристалличсских материалов
5.3. Механические свойства ПСКМ
5.4. Технологические особенности получения пеноматериала на основе
стеклогранулята
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список литературы


Поэтому использование дешевого природного и техногенного силикатною сырья в качестве компонентов, как для варки сырьевого стекла, так и непосредственно одностадийного синтеза пеностекла - основополагающая тенденция в развитии технологии. Существует техническая возможность совместить процессы синтеза стекла и формирования ячеистой структуры. При этом сырьем могут служить практически любые как местные материалы дисперсного строения, гак и промышленного происхождения []. Известны способы получения теплоизоляционных материалов на основе нетрадиционного и техногенного кремнеземсодержащего сырья. В патенте [] смоделирован состав шихты пеностекла на основе вулканических водосодержащих стекол месторождений Республики Бурятия и боя тарного стекла. В качестве вулканического стекла используют гидратированный, стекловидный или закристаллизованный перлит. Получение пеностекла осуществляется путем тонкого измельчения и механоактивации стеклошихты, состоящей из вулканического стекла, боя тарного стекла, гидроксида натрия в виде водного раствора, смешивания её компонентов, формования и вспенивания. После вспенивания полученное пеностекло подвергают повторной термической обработке - объемной кристаллизации. Существует способ получения пеностекла, включающий сушку и измельчение кремнистой породы, смешение ее со щелочью и водой с получением гомогенной массы, сушку полученной гомогенной массы, ее измельчение, засыпку в формы и последующий обжиг. В патенте [] описан способ получения теплоизоляционных материалов на основе распространенных кремнистых пород: трепела, диатомита, опоки и др. С в течение 5- мин. С при скорости нагрева 1 - °С/мин и выдержку при указанной температуре в течении - мин. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала на основе природных материалов описан в работе []. Он включает приготовление сырьевой смеси, содержащей кремнистую породу типа диатомита, опоки, трепела и отличается тем, что при приготовлении смеси в водный раствор гидроксида натрия или калия вводят этилсиликат, содержащий ,5 % двуокиси кремния, % тетраэтоксисилана. Термообработку гранулированной шихты осуществляют при температуре 0 - 0 °С в течение 5- мин. С в течение 1 - 5 мин. В работе [] сырьем для получения пеностекла являются отходы теплоэнергетики, что позволяет снизить себестоимость готового материала. В качестве сырьевых компонентов для варки использованы следующие материалы, мае. Красноярской ТЭЦ - , регенерированный песок завода «Сибтяжмаш» - и сода - . Технологический процесс производства пеностекла состоит в следующем. Готовую сырьевую смесь варят при температуре около °С в течении 1-го часа, затем подвергают резкому охлаждению для получения стекольного гранулята. Готовую шихту вспенивают при температуре 0 - 0 °С в течение 0,5 -2 часов. Готовое пеностекло имеет равномерную мелкопористую структуру с размером пор до 3 мм и плотность 0 - 0 кг/м3. Из патента [] известна шихта для изготовления стеклогранулята для пеностекла, включающая шлак, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кремнезем- и щелочесодержащие компоненты. В качестве кремнеземсодержащего материала берут кремнийсодержащее сырье с содержанием оксида кремния не менее мае. Смесь для получения теплоизоляционного материала, включающая жидкое стекло, тонкоизмельченный минеральный наполнитель, добавки солей щелочных металлов и воду, отличающуюся тем, что в качестве добавок солей используют насыщенные растворы К2С, Na2C, KN, NaN K2S, Na2S, NaIIC. В качестве тонкоизмельченного минерального наполнителя используют диатомит, стеклобой, золы ТЭЦ, кварцевый песок, при следующем соотношении компонентов в смеси (мае. Авторами работ [] для производства пеностекла в качестве исходного сырья предложено применение отходов производства дорожного щебня -«гранитные отсевы», представляющие собой смесь гранитоидных пород. Преимуществом данного материала является его сравнительно постоянный химический состав, обусловленный технологией его получения. Химический состав гранотсевов позволяет, при их незначительной подшихтовке кварцевым песком, мелом и содой, легко синтезировать стекло, пригодное для получения пеностекла.