----
----






Влияние технологических факторов на свойства безобжигового пеношамот-силикат-натриевого теплоизоляционного материала. Часть 1


Б.Д. ТОТУРБИЕВ, д-р техн. наук, проф., академик РИА; Ш.М. ЗАЙНАЛОВ

  Формирование высокопористой структуры пеношамот-силикат-натриевой композиции в нашем случае будет складываться из таких сложных процессов как: придание вяжущих свойств силикат-натриевой шамотной композиции путем обводнения силикат-натриевого составляющего, т.е получение безводного силиката натрия (БСН), предварительным нагревом (80–90°С) непосредственно в композиции; введение пены в обводненную высоковязкую жидкостекольную композицию для получения устойчивой высокопористой силикат-натриевой пеномассы и окончательное упрочнение высокопористой структуры под действием тепла (180–200°С).
   При изучении вяжущих свойств пеношамот-силикат-натриевой композиции мы стремились установить зависимость прочности материала от таких технологических факторов, как: количество БСН в материале и его кремнеземистого модуля; дисперсность и равномерность распределения; исходная влажность формовочных масс, вид тонкодисперсного твердого компонента; его соотношение с БСН по массе; режим тепловой обработки. Установление этих зависимостей позволяет разработать рациональные технологические приемы, обеспечивающие полноту использования свойств Na2SiO3.
   Ранее проведенные нами исследования [1] показали, что растворимость БСН во многом зависит от его кремнеземистого модуля, т. е. соотношения SiO2:Na2O. Низкомодульные БСН (кремнеземистый модуль не более 2) легко растворяются в воде, но создают нестойкие по отношению к воде клеевые контакты. Кроме того, высокое содержание в них щелочного компонента предопределяет весьма невысокую огнеупорность материала, изготовленного из него. Наоборот, высокомодульные БСН (кремнеземистый модуль более 3) характеризуются низкой растворимостью даже при высоких температурах и давлениях. Однако в нашем случае, когда растворение БСН осуществляется непосредственно в пеношамот-силикат-натриевой композиции, этот процесс происходит более интенсивно и, следовательно, появляется возможность применения высокомодульного БСН.

Табл.1. Влияние кремнеземистого модуля БСН на свойства пеношамот-силикат-натриевой композиции.


   В табл. 1 приведены показатели свойств силикат-натриевого вяжущего, изготовленного из БСН (кремнеземистый модуль 2,6–3,0), и минерального наполнителя (шамота), взятых по массе в соотношении 1:4 с Sуд = 2500 см2/г. Откуда следует, что огнеупорность вяжущего при применении модуля БСН от 2,6 до 3,0 повышается на 300°С при незначительном уменьшении его прочности. Следовательно, возможно применение высокомодульного БСН для изготовления жаростойких вяжущих.
   Тем не менее, в нашей работе для дальнейших исследований будет использован БСН (силикат-глыба) с кремнеземистым модулем 2,8–2,9, производство которого налажено нашей промышленностью.
   Общеизвестно, что при снижении средней плотности обжиговых высокопористых пеношамотных изделий необходимо уменьшать долю шамота и глины в пеномассе и увеличивать количество технической пены. С другой стороны, для обеспечения устойчивости пеномассы во времени и образования каркаса из твердых компонентов при сушке необходимо покрыть всю поверхность пузырьков пены определенным слоем твердых компонентов. Снижения их расхода можно достичь только в слРис. 1. Влияние тонкости помола на прочность высушенных образцов из пеношамот-силикат-натриевой композиции состава, % по массе 80:20 шамот Na2SiO3.учае соответствующего увеличения удельной поверхности шамота и глины. Поэтому, например, при получении изделий марки ШЛБ-0.8 шамот измельчают до удельной поверхности 5500...6000 см2/г, а изделия марки ШЛБ-0.4 можно получить лишь в случае увеличения удельной поверхности шамота до 8000...9000 см2/г [2].
   В нашем случае увеличение дисперсности материалов, входящих в пеномассу, кроме вышеуказанных моментов будет благоприятно влиять на все последующие технологические процессы, т. е. на растворение и равномерное распределение твердого силиката натрия в объеме пеномассы. Известно, что малое количество материала, особенно находящегося в твердой фазе (в нашем случае это БСН), равномерно распределить в большом объеме очень трудно.
   На рис. 1 приведены результаты влияния тонкости помола компонентов пеношамот-силикат-натриевой композиции на его прочность. При одинаковой средней плотности (400 кг/м3) и составе (шамот : силикат натрия, % по массе 80:20) максимальная прочность 1,75 МПа достигается при удельной поверхности композиции 3000–4000 см2/г.
   Одновременно исследовалась однородность пеношамот-силикат-натриевой шамотной композиции на БСН, изготовленном совместным помолом связки (наполнитель – 80% и БСН – 20%) и при раздельном помоле компонентов связки (табл. 2).

Табл.2. Однородность по Na2SiO3 пеношамот-силикат-натриевой композиции на БСН.


   В результате исследований выявлен высокий уровень однородности смеси независимо от концентрации БСН в композиции. При этом количество силиката натрия вводимого в пеношамот-силикат-натриевую композицию в этом случае будет определяться не технологическими параметрами производства, а только фактором склеивания (омоноличивания) для достижения заданных значений первоначальной (технологической) прочности и эксплуатационной несущей способности материала. Такой подход к оптимизации концентрации силиката натрия в пеношамот-силикат-натриевой композиции открывает реальные возможности существенного снижения содержания омоноличивающего компонента.
   Другими важными технологическими факторами, влияющими на полноту растворения БСН состоящего из тонкомолотого шамота и силиката натрия, в процессе предварительного разогрева при одновременном перемешивании композиции, являются: температура, вода затворения и продолжительность перемешивания.
   На рис. 2 приведены зависимости концентрации выхода NaOH и SiO2 в водном растворе композиции от температуры. Концентрация NaOH и SiO2 в жидкой фазе раствора с увеличением температуры от 20 до 900С во всех режимах перемешивания увеличивается. При повышении температуры перемешивания более 900С, при принятых значениях В/Т, равных 0,45 и 0,6, и времени перемешивания от 6 до 15 минут, невозможно выделить фильтрат из раствора для определения концентрации NaOH и SiO2, так как смесь обезвоживается и твердеет (процессы растворения при температурах предварительного разогрева смеси более 900С не исследовались).
   Концентрации SiO2 и NaOH, в зависимости от температуры (рис. 2, графики красный и черный), составляют:



  


Эти результаты согласуются с аналогичными данными концентрации SiO2 и NaOH, полученными в работе [3] для шамот-силикат-натриевой композиции. Большие значения содержания SiO2 и NaOH в растворе объясняются интенсификацией растворения тонкомолотого силиката натрия с аморфной частью кремнезема шамота в процессе перемешивания с предварительным разогревом смеси, что связано с достаточным количеством воды и интенсивным перемешиванием при действии высоких температур.
 Рис. 2. Зависимость концентрации SiO2 и NaОН в жидкой фазе от температуры СНКВ.  Результаты исследований по определению зависимости концентраций SiO2 и NaOH в жидкой фазе растворной смеси от температуры предварительного разогрева показывают, что наибольшая интенсивность растворения достигается в интервале температуры от 80 до 90°C при времени перемешивания 6 минут и В/Т, равном 0,6.
   Таким образом, проведенные исследования влияния температуры, воды затворения, продолжительности перемешивания на полноту растворения тонкодиспергированного Na2SiO3 в процессе предварительного разогрева шамот-силикат-натриевой композиции до введения пены, позволили оптимизировать эти технологические факторы, следовательно установить оптимальные их режимы для придания вяжущих свойств силикат-натриевой композиции.
   Соблюдение этих условий при изготовлении шамот-силикат-натриевой композиции и последующего ее твердения позволяет надежно регулировать формирование структуры, одновременно физико-химические процессы, происходящие при сушке и нагреве до высоких рабочих температур эксплуатации композиции.
   Однако установление этих зависимостей позволяет разработать лишь рациональные технологические приемы, обеспечивающие полноту растворения Na2SiO3 в силикат-натриевой композиции.
   Существенное влияние на окончательное формирование структуры и основные свойства силикат-натриевой композиции будет оказывать процентное содержание в нем силиката натрия. С этой целью было исследовано влияние количественного соотношения композиционного вяжущего (совокупность тонкомолотых шамота и силиката натрия) и мелкозернистого шамотного заполнителя на прочность шамот-силикат-натриевой композиции.
   Принимая за основу мелкозернистый шамотный заполнитель, исследователи исходили из следующих теоретических положений.
   Во-первых, жаростойкие материалы на мелком заполнителе обладают более благоприятной структурой с равномерно распределенными порами, что обеспечивает более высокую термическую стойкость, а также прочность при высоких температурах.
   Во-вторых, заполнители в жаростойких материалах следует рассматривать как химически активные компоненты, которые, взаимодействуя с вяжущим при высоких температурах, образуют окончательную их структуру с определенными свойствами.
   В жаростойких мелкозернистых бетонах весьма рациональны трехфракционные смеси заполнителя. В исследовательской работе использовали шамот следующих фракций: 3; 0,6 и менее 0,1 мм. За основу принималось шамот-силикат-натриевое композиционное вяжущее. Количественное соотношение между отдельными фракциями определялось с использованием статистических методов.
   По результатам исследований и экспериментальным данным, характеризующим зависимости прочности Rсж и средней плотности rср от водотвердого отношения, был принят оптимальный состав шамот-силикат-натриевой композиции (табл. 3).

Табл.3. Оптимальный состав шамот-силикат-натриевой композиции.


   Таким образом, результаты исследований, направленных на разработку безобжигового жаростойкого пеносиликат-натриевого теплоизоляционного материала, показали, что управлять основными свойствами шамот-силикат-натриевой композиции можно путем изменения ряда технологических факторов. К ним относятся: содержание силикат натрия и равномерное распределение в композиции, тонкость помола компонентов (3000–4000 см2/г); количество воды затворения (В/Т=0,45–0,6); температура предварительного разогрева (90°С) и время перемешивания (6 мин.).

Список товаров, услуг и цен предоставляемых организациями разместившими объявления на сайте (В алфавитном порядке. Тестовый режим)
Страница 1: AL - антистатик
Страница 2: аренда - водопровод
Страница 3: водослив - желоб
Страница 4: жилье - короткобазовый
Страница 5: коррубит - наирит
Страница 6: наклейка - пергамин
Страница 7: перевозка - радиатор
Страница 8: разгрузка - средство
Страница 9: СРО - услуги
Страница 10: установка - ящик

Строительные материалы в Интернете:


Компьютерный сервис на волжской ремонт компьютеров в новогиреево накопительные скидки.

Архив объявлений с предложениями строительных материалов описаных в статьях:
Объявления строительных фирм Объявления строительных фирм (1)
Объявления строительных фирм (2) Объявления строительных фирм (3)
Объявления строительных фирм (07.06.08) Объявления строительных фирм (22.07.08)
Объявления строительных фирм (12.09.08)  
Цены на строительные материалы описанные в статьях (прайс-листы):
Строительство и ремонт
Кирпич и стеновые материалы
Окна и оконные конструкции
Двери, ворота, входные группы
Ограждающие конструкции, офисные перегородки
Пиломатериалы, изделия из дерева
Отделочные материалы
Керамическая плитка, керамический гранит
Лаки, эмали и краски
Стекло, поликарбонат, зеркала
Стройматериалы 1 Стройматериалы 2 Стройматериалы 3
Кровля, кровельные материалы
Гидро-, звуко, теплоизоляционные материалы
Сантехника, канализация
Отопление и вентиляция
Электрооборудование
Металл, кованные изделия
Машины, оборудование и инструмент
Дизайн и интерьер
Услуги в области строительства
Различные стройматериалы
Стройматериалы 4

Интернет-сайты предлагающие стройматериалы: