Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

составляющие заполняют образующееся в нем поровое пространство. Создания равномерной пористой структуры можно достичь использованием твердой фазы в виде нескольких порошков с разной крупностью [14]. Для получения пеносиликатов использовалась шихта состава, мас. %: мелкодисперсный кремнеземсодержащий продукт переработки эвдиалитовых руд 68—80 (Мкр), гидроксид натрия (в пересчете на Na 2 O) 17-20, апатитонефелиновые отходы (АНХ) фракции -1 мм — 15. Блочные пеносиликатные материалы получали путем приготовления жидкостекольной композиции. Компоненты шихты тщательно перемешивали, добавляли гидроксид натрия и методом пластического формования готовили образцы в виде цилиндров, которые затем укладывали в керамические разъемные формы и после сушки на воздухе подвергали многоступенчатой термообработке. Одним из важных факторов формирования равномерной пористой структуры является предварительная обработка образцов. Интенсивное удаление избытка свободной и адсорбированной влаги на начальной стадии приводит к образованию крупных сквозных пор. Свободная вода начинает удаляться из жидкостекольных систем при 70 °C. При формировании пористой структуры из немодифицированного жидкого стекла с максимальной однородностью пор в объеме вспученного материала наибольший вклад вносит связанная конституционная вода, которая начинает удаляться из объема силикатной массы при температуре 250-300 °С [15]. При термическом вспучивании щелочно-силикатных систем порообразователями являются в основном силанольная и молекулярная вода, связанная с мостиковыми атомами кислорода. Вспучивание предполагает, что пар остается в массе и способствует образованию ячеистой структуры. В связи с вышеизложенным, технология получения пеносиликатного материала включала в себя несколько этапов термообработки, в частности подсушивание сырцовых образцов при 100 °С и вспенивание при 300 °C. Окончательное формирование структуры композиционного теплоизоляционного материала происходило на стадии обработки при 650 °C, время выдержки 15 мин. Для закрепления структуры изделие подвергалось вначале быстрому охлаждению, а затем осуществлялась стабилизация температуры по сечению материала. На конечном этапе обработки производился отжиг готового изделия для снятия остаточных напряжений. Макроструктура полученных пеносиликатов представлена на рис. 1. Технические свойства вспененных материалов на основе жидкостекольной композиции без модифицирующих добавок и с добавкой отходов апатитонефелиновых руд представлены в таблице. 2 1 Рис. 1. Макроструктура вспененных материалов, полученных при температуре, °C: 1 — 300; 2 — 650 Технические свойства пеносиликатов № Обра­ ботка Содержание компонентов, мас. % Плотность, г/см3 Прочность при сжатии, МПа Водопогло­ щение по массе, %(24 ч) Мкр Na2O АНХ (фр. -1мм) 1 1 80 20 - 0,35 2,6 55 2 68 17 15 0,40 3,5 50 3 2 80 20 - 0,32 2,8 47 4 68 17 15 0,35 3,7 42 Примечание. Термообработка: 1— 100 °С 30 мин, 300 °С 30 мин; 2 — 100 °С 30 мин, 300 °С 30 мин, 650 °C 15 мин. Прочность полученных материалов составляет от 2,6 до 3,7 МПа, что значительно выше прочности пеносиликатов, полученных при одноступенчатом обжиге 650 °С (1,94-2,1 МПа). Водопоглощение снижается до 42 %за счет формирования структуры с преимущественно закрытыми порами. Рентгенофазовый анализ показал в основном аморфный характер вспененных материалов. У материала, обработанного при 650 °C, фиксируются кристаллические включения синтезируемого тридимита, способствующие росту прочности (рис. 2). 895