Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

УДК691 ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ H.К. Манакова Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация Установлены оптимальные составы итехнологические параметры получения эффективных пористых материалов на основе кремнеземсодержащих отходов эвдиалитовых руд. Материалы могут быть рекомендованы киспользованию кактеплоизоляционные. Ключевые слова: кремнеземсодержащие отходы, блочные, теплоизоляционные материалы, пеносиликаты. OPTIMIZING THE PROCESS PARAMETERS IN PRODUCING OF FOAM SILICATE MATERIALS N.K Manakova I.V.Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f the RAS, Apatity, Russia Abstract Optimal compositions and process parameters of obtaining effective porous materials based on silica-containing eudialyte ore dressing wastes have been established. The materials can be recommended for use as heat insulators. Key words: silica-containing waste, block heat-insulating materials, foam silicates. Получение материалов для строительной индустрии из отходов обогащения руд, вскрышных пород и побочных продуктов предприятий горнопромышленного комплекса - актуальная задача комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов Кольского полуострова. Пеностекло - один из наиболее эффективных строительных теплоизоляционных материалов, имеющий уникальный набор свойств. Закрытая пористость и неорганический состав пеностекла обусловливают уникальное сочетание физико-механических и теплофизических свойств: оно не горит, непроницаемо для воды, не подлежит коррозии, морозоустойчиво и может применяться одновременно для гидро-, звуко- и теплоизоляции зданий и сооружений [1, 2]. Пеносиликатные материалы схожи с пеностеклом по свойствам и внешнему виду, однако имеют существенный недостаток - высокие показатели водопоглощения, которые снижают дополнительной обработкой готового изделия [3]. Для изготовления пеносиликатов использовали, мас. %: кремнеземсодержащий продукт переработки эвдиалитовых руд 86-95, отходы обогащения апатитонефелиновой руды (АНХ) 5-20, гидроксид натрия 5-20 (в пересчете на Na 2 O), измельченный пеносиликат 10-30%. После измельчения и перемешивания микрокремнезема и апатитонефелиновых хвостов готовилась суспензия с добавлением водного раствора гидроксида натрия. Пластичную массу помещали в керамическую форму. Использовались несколько методик предварительной обработки сырцовых образцов: 1) сушка на воздухе в течение 24 ч; 2) гидротермальная обработка суспензии при температуре 90°С в течение 0.5-5 ч с последующей сушкой при комнатной температуре; 3) в ряде случаев образцы обжигали сразу после формования. Обжиг материала проводили при температурах от 550 до 850°C в течение 10-35 мин. Применяли одноступенчатый и двухступенчатый обжиг. Для фиксации структуры изделие подвергали вначале быстрому охлаждению на 100-150°C, а затем осуществляли отжиг, необходимый для снятия остаточных напряжений [4]. С целью установления оптимальных условий получения пеносиликатов проводились исследования взаимосвязи плотности образцов с количеством добавляемой щелочи (в пересчете на Na 2 0 ) и температурой вспучивания для составов с различной крупностью АНХ. Двухступенчатая технология получения пеносиликатного материала заключалась в следующем: из кремнеземсодержащего продукта, апатитонефелиновых отходов, раствора гидроксида натрия готовили шихту. Вспучивание проводили при подобранной опытным путем температуре 650°C. Остужали, размалывали в железной ступке, пропускали через сито 0.5-1 мм, закладывали в керамическую форму. Второй обжиг вели при температуре 750, 800, 850°C в течение 5, 10, 15, 20 мин. Результаты исследования зависимости плотности и прочности от температуры и времени второго обжига представлены на рис. 1 , 2 . Для упрощения и удешевления технологии разработки пеносиликатов проводились исследования по изучению влияния предварительной подготовки сырцовых образцов на технические характеристики материалов. Подбирались режимы их получения, включающие в себя наименьшее количество этапов предварительной и высокотемпературной обработки (одноступенчатый обжиг). 565