авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Составы и технология получения пеностекла пониженной плотности на основе диатомитового сырья

-- [ Страница 2 ] --

Главным породообразующим минералом диатомита Инзенского месторождения является рентгеноаморфный опал. В виде примесей содержатся кристаллический кварц, в количестве 3-5 %, и глинистые частицы, представленные в основном гидрослюдами рис. 2.

 Рентгенограмма диатомита-4

Рисунок 2 - Рентгенограмма диатомита Инзенского месторождения: – слюда;
– каолинит; – кварц; - аморфное гало; – полевой шпат

По результатам определения гранулометрического состава исследуемый диатомит является тонкодисперсным, преобладают частицы размером в 7 мкм, при этом присутствуют частицы как меньше 1 мкм, так и размером в несколько десятков мкм (рис. 3). Высокие значения дисперсности и содержания аморфной фазы в диатомите позволяют предположить возможность снижения температуры варки стекла на его основе.

Рисунок 3 -

Дифференциальная кривая распределения частиц диатомита по размерам

Во второй главе представлена методологическая схема выполнения работы.

Третья глава (Физико-химические процессы силикато- и стеклообразования в шихтах на основе диатомита при получении стекла) посвящена разработке составов шихт на основе диатомитового сырья для варки стекла, исследованию процессов силикатообразования модельных и экспериментальных шихт и варочной способности диатомитового стекла, а также оценке кристаллизационной способности и других физико-химических свойств стекла, полученного на основе диатомита.

Предварительно на модельных составах проводился анализ зависимостей свойства пеностекла от содержания в стекле оксидов и их соотношения. Модельные составы готовились из традиционных промышленных стекол листового и тарного производства (табл. 2).

Таблица 2 -

Химический состав промышленных стекол

Обозначение стекла (производитель) Содержание оксидов, мас. %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O SO3
листовое стекло
Сл – 1 (г. Курлово) 73,74 1,06 0,11 6,54 3,64 14,4 0,44
Сл – 2 (г. Саратов) 73,92 1,54 0,18 6,72 3,52 13,7 0,28
Сл – 3 (г. Саратов) 74,56 0,75 0,07 8,44 3,14 12,8 0,17
тарное стекло
Ст – 1 (с. Кр. Гуляй) 73,98 1,61 0,07 10,12 1,64 12,3 0,14

Пенообразующие смеси получали путем совместного помола промышленных стекол и газообразователя в соотношении 99,7/0,3. Помол велся в планетарной мельнице до величины удельной поверхности 830-850 м2/кг. Полученная пеностекольная шихта загружалась в необходимом количестве в жаропрочные металлические формы 50х50х70 мм, предварительно смазанные каолином, и уплотнялась до одинаковой высоты. Формы накрывались плотно подогнанными крышками и помещались в печь с подогревом пода с температурой 600 °С, температура повышалась до 860 оС, со скоростью
7,5 оС/мин и выдерживалась в течение 13 минут. Далее остывание с выключенной печью до комнатной температуры. После чего образцы пеностекла извлекались из форм и обрабатывались. В результате комплексного анализа определен ряд факторов влияющих на получение легкого пеностекла (табл. 3).

Таблица 3 -

Плотность пеностекла, полученного на основе промышленных стекол, и их характеристика

Обозначение стекла Средняя плотность, кг/м3 Содержание SO3, % Модуль вязкости R2O SiO2 (SiO2+Al2O3) (R2O+Fe2O3) СaO MgO
Сл – 1 120 0,44 1,94 0,195 5,16 1,80
Сл – 2 137 0,28 2,01 0,185 5,47 1,91
Сл – 3 178 0,17 2,06 0,172 5,85 2,69
Ст – 1 202 0,14 2,11 0,166 6,11 6,17

Установлено, что для получения легкого пеностекла на основе промышленных стекол содержание SO3 в стекле должно находиться в пределах 0,2 0,5, соотношение оксидов щелочноземельных металлов в стекле должно быть не выше 2,4, при этом соотношение R2O/SiO2 должно быть больше 0,18, значение коэффициента, представляющего отношение содержания тугоплавких стеклообразователей, таких как SiO2 и Al2O3, к содержанию оксидов щелочных металлов и железа, должно находиться в интервале от 5 до 5,7.Для получения среднего по плотности пеностекла (160 200 кг/м3) состав стекла должен содержать не менее 0,15 % SO3; значение коэффициента (SiO2+Al2O3) / (R2O + Fe2O3) не должно превышать 6,1; соотношение оксидов щелочноземельных металлов в стекле должно быть менее 6.

По полученным экспериментальным результатам и ранее установленным данным выделены требования к стеклу, учитывающие такие показатели как модуль вязкости (1,94 – 2,04), содержание в стекле SO3 (не менее 0,2 %), вязкость в интервале температур вспенивания (105-108 Пас), длина стекла в данном интервале вязкости (220 – 250 оС). Согласно этим данным определена область оптимальных составов шихт на основе диатомита для получения пеностекла, показанная на диаграмме (рис. 4).

 Область оптимальных составов-6

Рисунок 4 -

Область оптимальных составов шихт на основе диатомита

Для сравнительного анализа поведения шихт на стадии силикатообразования рассчитывались и составлялись модельные и экспериментальные шихты, содержание железа в которых изменялось в пределах от 1,0 до 3,0 %. Для приготовления экспериментальных шихт использовался различный вид соды (кальцинированная и нефелиновая), для модельных составов использовался песок, отвечающий марке ВС-030-1, с введением чистого реактива в виде оксида железа (табл. 4).

Исследования процессов силикатообразования велись с помощью метода дифференциально-сканирующей колориметрии. Установлено, что на всех дериватограммах (рис. 5) присутствуют два основных пика соответствующие эндоэффектам плавления эвтектик 690 – 701 оС и плавления соды 808 – 857 оС. Для термограмм составов, полученных на основе диатомита, характерно смещение эндоэффекта плавления соды в область более низких температур 808 – 814 оС, по сравнению с модельными составами на песке, что указывает на более раннее появление жидкой фазы, интенсифицирующей силикатообразование.

Установлено, что с увеличением содержания оксида железа процессы силикатообразования ускоряются, степень завершенности силикатообразования при 800 оС для экспериментальных составов увеличивается с 56 % при содержании Fe2O3 2,24 % до 62 % для шихты, содержащей Fe2O3 3,0 %, для модельных составов степень завершенности увеличивается с 50,0 % при содержании Fe2O3 (1 %) до 66 % Fe2O3 (3,0 %). Температура завершения силикатообразования в шихтах на основе диатомита ниже, чем на аналогичных составах с использованием кварцевого песка, что обусловлено присутствием в диатомите оксида кремния в аморфном виде (до 70 об. %), а также более высокой дисперсностью тугоплавкого компонента шихты.

Таблица 4 – Химический состав стекла

Обозначение стекла Содержание оксидов, мас. %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O TiO2 SO3
СДн - 1 71,06 3,78 2,22 5,60 3,67 13,20 0,21 0,20
СДннф - 2 71,07 3,79 2,23 5,62 3,8 13,22 0,21 0,07
СДв - 3 70,07 3,82 3,00 5,68 3,79 13,24 0,21 0,20
СДвнф - 4 70,12 3,85 3,03 5,72 3,77 13,24 0,21 0,07
СПж - 1 71,94 3,87 1,15 5,66 3,60 13,50 0,21 0,07
СПж - 2 70,97 3,80 2,24 5,65 3,70 13,20 0,22 0,20
СПж - 3 70,64 3,85 2,56 5,56 3,55 13,56 0,21 0,07
СПж - 4 70,27 3,80 3,01 5,56 3,55 13,53 0,21 0,07

СДв – стекло, полученное на основе диатомита высокожелезистого и кальцинированной соды; СДвнф – стекло, полученное на основе диатомита высокожелезистого и нефелиновой соды; СДн – стекло из диатомита низкожелезистого и кальцинированной соды; СДннф– стекло из диатомита низкожелезистого и нефелиновой соды; СП – стекло, полученное на основе песка.

а б
Рисунок 5 - Дериватограмма шихт на основе: а – песка; б - диатомита

С целью выявления динамики уменьшения остаточного кристаллического SiO2 по мере повышения температуры термической обработки шихты отбирались пробы при различных температурах, и проводился рентгенофазовый анализ. Для анализа фазового состава полученных спеков, приготовленная шихта засыпалась в корундовые тигли, загружалась в холодную печь и нагревалась со средней скоростью 7 град/мин до температур 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1250 и 1300 оС с выдержкой 0,5 часа.

По данным РФА установлено, что с увеличением температуры варки с 700 до 800 оС интенсивность пика соответствующего кварцу (d=3,342 нм; 2 = 26,7о) не меняется, и начинает уменьшаться с 800 оС, полностью исчезая при 1100 оС. Интенсивность пика кристобалита (d=4,08 нм и 2 = 21,7о) сначала растет в интервале температур 700-900 оС, пик полностью исчезает при 1200 оС (рис. 6).

Рисунок 6 -

Изменение интенсивности пиков кристобалита и кварца

в зависимости от температуры варки

Кристаллизационная способность диатомитового стекла оценивалась по результатам ДСК анализа и принудительной кристаллизации в градиентной печи. Полученные данные позволяют утверждать, что выбранные составы стекол имеют низкую кристаллизационную способность, а пеностекло, полученное на их основе, не содержит кристаллической фазы (рис. 7).

 Рентгенограмма-9

Рисунок 7 -

Рентгенограмма пеностекла, полученного на основе диатомового стекла

Полученные диатомитовые стекла относятся к III гидролитическому классу.

В четвертой главе (Исследование температурно-временных режимов и факторов, влияющих на процессы пенообразования) рассматриваются вопросы влияния химического состава стекла, вида газообразователя, дисперсности пенообразующей смеси и температурно-временных режимов на получение высококачественного пеностекла, обладающего равномерной мелкопористой структурой и низким объемным весом.

При выборе состава стекла для получения пеноматериала важным фактором, наряду с газообразователем, является наличие в составе соединений, способных разлагаться при термообработке стекла с выделением газов. Известно, что к наиболее часто встречающимся в промышленных стеклах газам относятся СО2, Н2О, SО3, среди которых наибольший интерес представляют кислородные соединения серы. Это связано с возможностью варьировать содержание растворенного в стекломассе серного ангидрида в достаточно широких пределах, что дает возможность влиять на процесс вспенивания.

Для оценки влияния содержания SО3 на плотность пеностекла на базе состава СДн - 1 готовились экспериментальные стекла с различным содержанием оксида серы (от 0,07 до 0,20 %). Стекла варились из четырехкомпонентных шихт (диатомит, доломитовая мука, кальцинированная сода, сульфат натрия), за исключением состава 8 (табл. 5), который варился из трёхкомпонентной шихты (диатомит, доломитовая мука, нефелиновая сода).

Таблица 5 - Химический состав стекол с различным содержанием SО3

№ п/п Обозначение стекла Содержание оксидов, мас. %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O TiO2 SO3
1 СДн - 1 71,06 3,78 2,22 5,60 3,67 13,20 0,21 0,20
2 СДн - 2 71,10 3,80 2,26 5,70 3,75 13,00 0,21 0,18
3 СДн - 3 71,09 3,78 2,17 5,72 3,77 13,10 0,21 0,16
4 СДн - 4 71,14 3,80 2,19 5,67 3,76 13,09 0,21 0,14
5 СДн - 5 71,10 3,79 2,18 5,70 3,81 13,10 0,21 0,11
6 СДн - 6 71,00 3,77 2,21 5,76 3,77 13,20 0,21 0,08
7 СДн - 7 71,05 3,83 2,17 5,84 3,83 13,00 0,21 0,07
8 СДннф-2 71,07 3,78 2,20 5,79 3,78 13,10 0,21 0,07


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.