Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2022(1))

Работа направлена на расширение минерально-сырьевой базы промышленности строительных материалов, внедрение экологически чистых, безотходных и энергосберегающих технологий. Экспериментальная часть В основе технологического процесса получения пористых теплоизоляционных пеносиликатов лежит способность жидкого стекла или жидкостекольных смесей, образованных при взаимодействии со щелочами микрокремнезема, вспениваться при термообработке от 300 до 850 °C, формируя при этом пористый материал, по свойствам схожий с классическим пеностеклом. В ходе исследований для определения оптимальных состава жидкостекольной композиции и условий синтеза теплоизоляционных материалов изучали зависимости основных показателей качества пеносиликатов от содержания модифицирующих добавок и технологических параметров их получения. Для получения гранулированных пеносиликатов (ГПС) определено оптимальное компонентное содержание шихты, мас. %: натриевое жидкое стекло (Na 2 OnS iO 2 mH 2 O с силикатным модулем 3,18) — 54,5, нефелиновый концентрат — 36,5, зола-унос — 9, двууглекислый аммоний NH 4 HCO 3 — 1,8 (сверх 100 %), кремнефтористый натрий Na 2 [SiF 6 ] — 1,8 (сверх 100 %). Гранулированный пеносиликатный материал синтезировали смешиванием жидкого стекла с золой, нефелиновым концентратом и добавками до получения вязкой суспензии. Кремнефтористый натрий при этом выступает в качестве отвердителя для ускорения процесса коагуляции, двууглекислый аммоний дополнительно выполняет функцию газообразователя. Из полученной тестообразной массы методом пластического формования изготавливали сферические гранулы диаметром 3-5 мм, которые после сушки в воздушно-тепловых условиях в течение 20-24 часов подвергали вспениванию при температуре 800-850 °С с выдержкой от 10 до 30 минут. Для получения блочного пеносиликатного материала (БПМ) использовалась шихта состава, мас. %: микрокремнезем — 51-53, оксид натрия — 13 (в виде 45 % раствора NaOH), нефелиновый концентрат фракции -0,315 мм — 13, нефелиновый концентрат, дополнительно измельченный до фракции -0,2 мм, — 13, модифицирующие добавки — 8-10. Добавками послужили мел марки МТД-2 и гипс строительный марки Г-4. Компоненты шихты тщательно перемешивали, затем добавляли водный раствор гидроксида натрия. Для ускорения коагуляции смесь подвергали гидротермальной обработке при температуре 90-95 °C в течение 5-7 минут. Методом пластического формования готовили образцы-цилиндры, которые помещали в керамические разъемные формы, затем сушили в воздушно-тепловых условиях. Термическую обработку подготовленных образцов проводили в камерной электропечи ПКЛ-1,2-36. Вспучивание материала происходило при температурах от 650 до 750 °C с интервалом в 25 °C и изотермической выдержкой 20-35 минут. Для стабилизации структуры образцы резко охлаждали на 100-150 °С в течение 5 минут с последующим произвольным охлаждением до комнатной температуры. Физико-технические и теплофизические свойства пеносиликатных материалов определяли и оценивали с учетом нормативных требований: ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний»; ГОСТ 9758-2012 «Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытания»; ГОСТ 16381-77 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие технические требования». Для определения коэффициента теплопроводности использовали электронный измеритель теплопроводности ИТП- МГ 4. Исследования морфологии поверхности среза вспененных материалов проводили на сканирующем электронном микроскопе SEM LEO 420. Обсуждение результатов При разработке гранулированного материала критерием оценки качества были выбраны плотность, прочность при раскалывании (сжатии), теплопроводность и структура (размеры и равномерность распределения пор, толщина межпоровых перегородок) образцов, а критерием оптимизации — условия синтеза. Результаты исследования основных технических характеристик полученного материала в зависимости от температурно-временных условий получения представлены в табл. 1. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2022. Т. 1, № 2. С. 20-29. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2022. Vol. 1, No. 2. P. 20-29. © Суворова О. В., Манакова Н. К., 2022 22