Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Таблица 1 Химический состав сырья Компонент Содержание оксидов, мас. % SiO 2 TiO 2 M2O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO P 2 O 5 Na 2 O K 2 O п. п. п. КО 73,79 0,95 11,07 4,40 0,71 0,87 - 0,37 1,54 5,77 АНХ 35,98 4, 43 16,60 12,22 9,13 1,25 4,11 10,77 4,59 1,00 ОС 36,70 - 0,20 8,20 0,60 41,8 - - - 12,7 Примечание . КО — кремнеземсодержащий отход на основе опоки, АНХ — апатитонефелиновые хвосты, ОС — отработанный реагент-осадитель. Для получения пеносиликатов использовалась шихта состава, мас. %: кремнеземсодержащий отход 65-68, гидроксид натрия (в пересчете на Na 2 O) 17-20, апатитонефелиновые отходы (фр. -1 мм) 15, модифицирующие добавки 5-17,5 (сверх 100 %). Блочные вспененные материалы получали путем приготовления жидкостекольной композиции с добавлением минеральных наполнителей и модифицирующих добавок. Компоненты шихты тщательно перемешивали, добавляли водный раствор гидроксида натрия. Для ускорения процесса коагуляции микрокремнезема смесь подвергали гидротермальной обработке при температуре 90 °C 5-7 мин. Затем в керамических разъемных формах методом уплотнения шихты готовили образцы- цилиндры, которые подвергали вспучиванию при температурах от 650 до 700 °C с интервалом в 25 °C и изотермической выдержкой 20-35 мин. Измерение удельной поверхности сырьевых материалов производили по методу БЭТ. Рентгенофазовый анализ выполняли на дифрактометре ДРОН-2 (CuK a -излучение). ИК-спектры микрокремнезема и пеносиликатов на его основе снимались на Фурье ИК-спектрометре Nicolet 6700 FTIR. Термический анализ вспененных образцов проводили на дериватографе системы Паулика, Паулика и Эрдеи (Венгрия) при скорости нагрева 10 о С/мин. Микроскопические исследования проводились на сканирующем микроскопе SEM LEO 420. Физико-химические и теплофизические свойства пеносиликатных материалов из кремнеземсодержащего сырья определялись с учетом требований ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний», ГОСТ 16381-77 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие технические требования». Для определения коэффициента теплопроводности использовался электронный измеритель теплопроводности ИТП-МГ 4. Результаты и обсуждение При обработке микрокремнезема раствором гидроксида натрия образуются гидросиликаты натрия, которые после предварительной сушки частично дегидратируются и при нагреве выше температуры 300 °C начинают вспениваться, образуя пористую структуру материала. Важными факторами, влияющими на микро- и макроструктуры щелочно-силикатного материала, являются параметры времени образования пор и стеклование межпоровой системы высокопористой структуры. При медленном нагреве сырьевой смеси можно получить вспученную массу с малыми порами, а при быстром нагреве происходит ее вскипание с запаздыванием структурообразования высокопористой системы [11]. В связи с этим в работе использовали метод постепенного нагрева шихты до температуры вспучивания. Экспериментальные исследования взаимосвязи состава шихты, температурно-временного режима, макроструктуры и свойств образцов пеносиликатных материалов на основе описанной выше жидкостекольной композиции без использования добавок позволили подобрать оптимальные условия их получения: гидротермальная обработка при 90 °C в течение 6 мин и вспенивание при 700 °C в течение 25 мин. Общим недостатком практически всех щелочно-силикатных вспученных материалов является низкая устойчивость к водным растворам. Полученные пеносиликаты также обладают относительно высоким водопоглощением и их физико-технические свойства нуждаются в корректировке. Улучшение технических характеристик возможно при использовании специальных добавок, которые способствуют формированию высокопористой структуры пеносиликатов. Практически любая добавка, вводимая в состав жидкого стекла, оказывает влияние не только на его свойства, но и на формирование пиропластической массы, что в конечном итоге ведет к изменению свойств готового материала [11]. 77