Составы и технология получения пеностекла пониженной плотности на основе диатомитОвого сырья

Рисунок 9 - Зависимость коэффициента вспенивания от удельной поверхности смеси и вида помольного агрегата Физико-механические характеристики образцов пеностекла определяли по стандартным методикам (табл. 7). Пеностекло на основе диатомитового стекла имеет не только пониженную плотность и нулевое водопоглощение, но и достаточно высокие значения прочности. Для пеностекла прослеживается корреляционная зависимость между прочностью и плотностью полученных образцов, которая является прямолинейной и отличается более острым углом наклона для диатомитового пеностекла, по сравнению с промышленным пеностеклом, что свидетельствует о повышенном коэффициенте прочности для данного материала (рис. 10). Таблица 7 - Физико-механические характеристики диатомитового пеностекла Параметр Значение Плотность 120-160 кг/м3 Теплопроводность 0,05-0,06 Вт/м К Предел прочности на сжатие 1 – 2 МПа Паропроницаемость 0,0005 мг/м ч Па Водопоглощение по объему 0 % Проведенный сравнительный анализ дилатометрических кривых показал некоторые отличия в поведении промышленного и диатомитового стекла при нагревании. Установлено, что диатомитовое стекло имеет на 40 оС больше температурный интервал в диапазоне вязкости характерном для вспенивания (105 – 108 Пас). Это обеспечивает более устойчивое формирование равномерной мелкопористой структуры и позволяет получить пеностекло пониженной плотности (менее 160 кг/м3). Рисунок 10 – Зависимость прочности от плотности диатомитового и промышленного пеностекла Проведенный ИК –спектральный анализ показал, что основные отличия диатомитового и промышленного пеностекла наблюдаются в области спектров 1100 – 1200 см-1 и 2800 – 3000 см-1 (рис. 11). В диатомитовом пеностекле в первой области полоса несколько уширяется, появляется новая 1088 см-1, которая отсутствует в пеностекле, полученном из стеклобоя, полоса соответствует колебаниям немостиковых связей Si-O-Si. Во второй области появляется поглощение, которое можно отнести к валентным колебаниям ОН-групп. Гидратация кремнекислородного каркаса за счет разрыва силоксановых мостиковых связей приводит к разрыхлению структуры. На электронных микроснимках межпоровой перегородки диатомитового пеностекла наблюдаются наноразмерные структурные элементы, которые можно представить как микроглобулы (рис. 12). Аморфная природа исходного диатомита способствует формированию микроглобулярной структуры, что проявляется в конечном итоге в виде увеличения механической прочности пеностекла. В предложенной технологической схеме (рис. 13) выделены два блока, отличающие ее от известного метода непрерывной ленты. На стадии приготовления исходной шихты в зависимости от вида применяемой соды увлажнение шихты осуществляется либо водой, либо содовым раствором. При подготовке пенообразующей смеси предусмотрен совместный помол в планетарной мельнице диатомитового стекла с сажей. Рисунок 11 – ИК спектры пеностекла, полученного из промышленного стекла (верхний спектр) и диатомитового стекла (нижний спектр) Рисунок 12 – Электронно-микроскопические снимки диатомитового стекла Основываясь на технической документации СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», проведен расчет толщины теплоизоляции в конструкции и дана сравнительная оценка полученного пеностекла с другими видами теплоизоляции. Рассчитано, что толщина диатомитового пеностекла с плотностью 130 кг/м3 составляет 110 мм, в то время как для промышленного пеностекла – 190 мм (80 кг/м3), а для диатомитового кирпича – 250 мм (500 кг/м3). Расчеты, проведенные с учетом значений коэффициентов теплопроводности и паропроницаемости пеностекла, при толщине теплоизоляции 170 мм, показали, что срок службы материала составляет 100 лет. Таким образом, пеностекло пониженной плотности обладает стабильными свойствами, что позволяет говорить о качественной и высокоэффективной теплоизоляции. Экономическая оценка себестоимости диатомитового пеностекла для производства мощностью 60000 м3 в год составляет 3310 руб/м3, т.е. материал является конкурентоспособным, а его производство рентабельным. Совместный помол стеклогранулята с газообразователем (механоактивация) Применение в качестве связки воды – для шихты с кальцини-рованной содой, и содового раствора (20 %) – для шихт с нефелиновой содой Подача пенообразующей смеси на стеклоткань Контроль качества Уплотнение пенообразующей смеси Вспенивание и стабилизация ленты пеностекла Резка ленты на блоки Отжиг блоков пеностекла Обработка блоков Упаковка готовой продукции Компактирование шихты Варка стекла Грануляция и сушка стекломассы Приготовление пенообразующей смеси Диатомит Доломитовая мука Сода (кальцини-рован. или нефелин.) Сульфат натрия Просев Просев Просев Просев Сушка Дозировка и смешивание (приготовление шихты) Изготовление фасонных изделий Рисунок 13 - Блок схема технологии получения пеностекла на основе диатомитового стеклаОсновные выводы по работе Стекольная шихта на основе диатомита представляет собой тонкодисперсную смесь с преобладающим размером частиц 10 – 15 мкм, поэтому необходимой технологической стадией является ее уплотнение. Исследуемые шихты компактируются при давлении 10 – 15 МПа при влажности 5 – 6 %, полученные плитки рекомендуется обдувать на выходе холодным воздухом. Химическая однородность шихты на стадии перемешивания при замене кальцинированной соды на нефелиновую достигается путем увлажнения диатомита двадцати процентным содовым раствором до 5 – 6 мас. % с последующим добавлением оставшейся твердой соды и других компонентов. Процессы силикатообразования в шихтах на основе диатомита заканчиваются при температуре 830 оС, что на 17 % ниже по сравнению с шихтами на кварцевом песке. Температура варки диатомитового стекла на 200 – 250 оС ниже по сравнению с температурой варки стекла на основе кварцевого песка и составляет 1300 – 1350 оС. Легкое пеностекло с плотностью до 160 кг/м3 и прочностью до 2 МПа получается из диатомитового стекла с суммарным содержанием оксидов серы и железа в пределах 1,8 – 2,6 %, что определяется соотношением оксидов в диатомите (SiO2 + Al2O3)/Fe2O3  30 за счет оксидов железа и сульфатной составляющей щелочного компонента шихты. Легкое пеностекло (менее 160 кг/м3) с равномерной мелкопористой структурой (размер пор менее 1 мм) получается из пенообразующей смеси, приготовленной из диатомового стекла с добавлением технического углерода (сажа марки П 245) в количестве 0,3 %, при температуре вспенивания 840 оС и выдержке 12 минут. При этом продолжительность вспенивания смесей на основе диатомитового стекла на 14-27 % меньше, а температура вспенивания на 30-40 оС ниже, по сравнению с промышленным стеклом. Эффективное вспенивание пенообразующей смеси с коэффициентом вспенивания 8,3 и получение высококачественного лёгкого пеностекла плотностью до 120 кг/м3 обеспечивается при совместном помоле диатомового стекла с сажей продолжительностью 24 минуты в планетарной мельнице до удельной поверхности 850 м2/кг. Помол пенообразующей смеси до удельной поверхности 850 м2/кг в шаровой мельнице позволяет получить пеностекло с плотностью до 150 кг/м3, при этом продолжительность времени помола увеличивается в 100 раз. Пеностекло, полученное на основе диатомитового стекла, обладает высокой механической прочностью до 2 МПа при низкой плотности (менее 160 кг/м3), нулевой паропроницаемостью и водопоглощением. Полученное пеностекло является эффективным теплоизоляционным материалом со сроком службы 100 лет, значение предложенного показателя эффективности для легкого пеностекла с плотностью 130 кг/м3 составляет 134, в то время как для промышленного пеностекла с плотностью 180 кг/м3 – 23. Диатомитовое стекло имеет температурный интервал на 40 оС больше (по сравнению с промышленным стеклом) в диапазоне вязкости характерном для вспенивания (105 – 108 Пас), что обеспечивает устойчивое формирование равномерной мелкопористой структуры материала с плотностью менее 160 кг/м3. При этом температура эндоэффекта, соответствующая размягчению диатомитового стекла, и температура экзоэффекта, соответствующая окисления углеродистого газообразователя, снижаются в среднем на 50 оС при увеличении удельной поверхности пенообразующей смеси в 1,4 раза (с 630 до 850 м2/кг). Предложенная технологическая схема, включающая дополнительные технологические операции – компактирование исходной шихты и механоактивацию пенообразующей смеси, позволяет получить пеностекло пониженной (менее 160 кг/м3) плотности. При использовании кальцинированной соды в составе шихты необходимо вводить сульфат натрия, чтобы обеспечить в стекле содержание SO3 в количестве до 0,11 %. Замена кальцинированной соды на нефелиновую позволяет получить легкое пеностекло (140 кг/м3) без введения сульфата натрия. По теме диссертации опубликованы следующие работы: Статьи в центральной печати Диатомит – кремнезёмосодержащий материал, для стекольной промышленности / В.Е. Маневич, Р.К. Субботин, Е.А. Никифоров, Н.А. Сеник, А.В. Мешков // Стекло и керамика. – 2012. – №5. – С. 34–39. Diatomite – siliceous material for the glass industry / Manevich V.E., Subbotin R.K., Nikiforov E.A., Senik N.A., Meshkov A.V. // Glass and Ceramics/ – 2012/ – Vol. 69. Nos. 5–6. S 168–172. Подготовка пенообразующей смеси для получения пеностекла на основе диатомита / В.Е. Маневич, Е.А. Никифоров, А.В. Мешков, Н.А. Сеник, Р.К. Субботин // Строительные материалы. – 2012. – № 7. – С. 100–103. Высокоэффективный теплоизоляционный материал на основе диатомового сырья / В.Е. Маневич, Е.А. Никифоров, А.Л. Виницкий, А.В. Мешков, Н.А. Сеник, Р.К. Субботин // Строительные материалы. – 2012. – № 11. – С. 18–22. Получение высокоэффективного теплоизоляционного материала на основе диатомита путем низкотемпературного вспенивания / Н.А. Сеник, А.В. Мешков, А.Л. Виницкий, Т.В. Вакалова, В.И. Верещагин // Техника и технология силикатов. – 2012. Т. 19. – № 4. – С. 6–12. Другие публикации Диатомит как перспективное сырье для получения пеностекла / А.Л. Виницкий, Г.К. Рябов, Н.А. Сеник, А.В. Мешков, Ю.А. Коростелёва, Е.Г. Фетюхина // Современное промышленное и гражданское строительство. – 2012. Т. 8. – № 2. – С. 63–70. Диабазовые породы как сырье для производства пеностеклокристаллических материалов / А.В. Мешков, О.В. Казьмина // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы IX Всероссийской конференции студентов и аспирантов – г. Томск, 2008. Т. 1. – С. 47–48. Исследование возможности применения габбро-диабазовых пород в производстве пеностекла / А.В. Мешков, О.В. Казьмина // Сборник трудов XIV Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии» – г. Томск, 2008. Т. 2 – С. 114 – 115. Диабаз как альтернативное сырье в производстве пеностекла / А.В. Мешков, О.В. Казьмина // Труды XII Международного научного симпозиума имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» – г. Томск, 2008. – С. 818–820. Диатомит – альтернативный компонент стекольной шихты / А.В. Мешков, Р.К. Субботин // Сборник трудов XVIII Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии» – г. Томск, 2012. Т. 2 – С. 195–196. Получение высокоэффективного теплоизоляционного материала на основе диатомового стекла / А.В. Мешков, О.В. Казьмина // Материалы XIII Всероссийской конференции имени профессора Л.П. Кулёва студентов и молодых учёных с международным участием «Химия и химическая технология в XXI веке» – г. Томск, 2012. Т. 1. – С. 98–100. Высокоэффективный теплоизоляционный материал на основе диатомового стекла / А.В. Мешков, О.В. Казьмина // Сборник трудов Международной молодёжной научно-практической конференции «Приоритеты и интересы современного общества» – г. Томск, 2012.– С. 111–112. Подписано к печати 19.02.2012. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл.печ.л. 1,33. Уч.-изд.л. 1,21. Заказ 179-13. Тираж 100 экз. Национальный исследовательский Томский политехнический университет Система менеджмента качества Издательства Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008 . 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru

Похожие:

	Способ получения пеностекла		Способ получения мембран на основе оксида алюминия Способ получения мембран на основе оксида алюминия осуществляют следующим образом. Подготовленный образец алюминия подвергают первичному...
	Открытые образовательные технологии Технология совокупность приемов и способов получения, обработки и переработки сырья, материалов		Рабочая программа по дисциплине сд ф1 «Введение в специальность»... Сд ф1 «Введение в специальность» для направления подготов­ки специалистов 655900 Технология сырья и продуктов животного происхож­дения...
	Программа по дисциплине «пищевая химия» Технология продуктов питания” и 655600 “Производство продуктов питания из растительного сырья”, включающая определенный объем знаний,...		Химия и физика молока «Химия пищи». Дисциплина является основой для изучения дисциплин «Технология молока и молочных продуктов», «Микробиология молока...
	Переработка литиеносного поликомпонентного гидроминерального сырья... Лгмс в Южной Америке произвели коренной переворот на рынке литиевой продукции за счет резкого снижения себестоимости переработки...		Рабочая программа по дисциплине в 10. Технохимический контроль сельскохозяйственного... В 10. Технохимический контроль сельскохозяйственного сырья и продуктов переработки
	Контроль обменных процессов в организме коров – необходимое условие... Гну сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Россельхозакадемии, Барнаул		Реферат Отчет 65 с., 3 ч., 26 рис., 8 табл., 53 источника Фазовый химический состав, эффективный заряд атомов, рентгеновская эмиссионная спектроскопия, спектроскопия отражения рентгеновских...
	Рабочая программа дисциплины «природа техногенного сырья и проблемы его использования» Задача курса – ознакомить будущих магистров с основными крупномасштабными источниками твердых отходов при переработке минерального...		Урок по русскому языку Тема: «Сложные слова» Образовательные технологии: технология развивающего обучения, технология урока на деятельностной основе, проблемно- диалогическая...
	Примерная программа дисциплины технология конструкционных материалов... Учебная дисциплина «Технология конструкционных материалов» посвящена изучению методов получения материалов и формирования из них...		Разработка технологии изготовления нетканого материала из отходов... Специальность 05. 19. 02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
	Сборник задач по физике, под редакцией Лукашика, карточки с заданиями ...		Способ получения пресервов Изобретение позволит получить продукт с приятными вкусовыми свойствами и консистенцией, обладающий повышенной биологической ценностью,...