Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2023(14))

Состав шихты для получения гранулированного материала (мас. %): жидкое стекло — 54,5, зола-унос — 9, нефелиновый концентрат (фр. -0,315 мм) — 36,5; кремнефтористый натрий — 1,8; двууглекислый аммоний — 1,8 (сверх 100 %). Оптимальным условием получения гранулированного материала с точки зрения энергоэффективности и качества готовых изделий является термообработка при 800-850 °C в течение 10-15 мин. Коэффициент теплопроводности полученного материала — 0,066-0,068 Вт/м К , плотность — 0,69-0,72 г/см3, прочность — 2,47-6,76 МПа. Внешний вид и микроструктура гравия приведены на рис. 1. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 181-187. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 181-187. Рис. 1. Внешний вид (а) и микроструктура (б) гранулированного пеносиликата Визуальный анализ гранулированного материала свидетельствует о его стекловидном состоянии: наблюдается характерный для стекол блеск как на поверхности гранул, так и на их сколах. Микрографическое исследование среза гранул (рис. 1, б ) обнаруживает пористость как внутренней структуры гранул, так и межпоровой перегородки, толщина которой составляет 335 мкм. Следует отметить наличие округлых пор различного диаметра от 5 до 150 мкм. Сквозных пор не наблюдается, что дает основание предположить наличие замкнутой пористости в материале, предопределяющей его пониженное водопоглощение. Гранулированный материал по физико-техническим свойствам может использоваться в качестве теплоизоляционной засыпки в промышленном и гражданском строительстве. Эффективным способом улучшения эксплуатационных свойств с целью расширения областей применения материала является разработка способов управления микро- и макроструктурой связующего, а также оптимизация его сырьевой смеси, способов поризации, химического и гранулометрического составов как модификатора, так и наполнителя. Для этого в качестве наполнителя жидкостекольной композиции, наряду с нефелиновым концентратом, использовали вермикулит (фракции -0,5 мм), вспученный при 500 °C. Дополнительно для интенсивности процесса поризации в сырьевую смесь вводились: измельченные опилки, мел, древесный уголь и графитсодержащие отходы Кандалакшского алюминиевого завода (КАЗ). Состав шихты (мас. %): жидкое стекло — 65; вермикулит — 20; нефелиновый концентрат — 10; кремнефтористый натрий — 2,5; порообразующая добавка — 2,5. Из шихты указанного состава получен блочный пеносиликатный материал, схема синтеза которого представлена на рис. 2. Макроструктура полученных образцов пеносиликата на жидкостекольном связующем с порообразователями из древесного угля и графита КАЗ приведена на рис. 3. Полученные образцы отличает шероховатая поверхность. Внутренняя структура представлена хаотично расположенными различными по форме и размеру порами. При использовании графита и угля у образцов формируется крупнопористая структура, что свидетельствует об интенсивном процессе порообразования. Добавка мела способствует получению материала с наиболее равномерной мелкой пористостью, наличие которой, в свою очередь, является основой стабильных физико­ технических характеристик. Вместе с тем все используемые добавки показали удовлетворительные результаты вспенивания. Однако использование графита и угля позволяет снизить температуру вспенивания на 50 °C. Исходя из проведенных исследований теплопроводности образцов, выявлено, что оптимальная температура вспенивания шихты с добавлением опилок или мела — 700 ± 5 °C, а в случае введения графита или угля - - 650 ± 5 °C. © Манакова Н. К., Суворова О. В., 2023 183