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

Принцип работы СВЧ заключается в превращения электромагнитной энергии в тепловую за счет воздействия на молекулы воды сверхвысокочастотного излучения. Объемный, а не только поверхностный (как это происходит при обычном тепловом воздействии) характер разогрева облучаемых образцов — важная особенность воздействия МВ-поля. Если контейнер для образца изготовлен из материала, практически не поглощающего МВ-излучение, то под действием МВ-поля может идти быстрый подъем температуры по всему объему содержащегося в контейнере материала. В результате происходит значительное ускорение процессов. При высокочастотной обработке термические функции выполняет электромагнитное поле. Как было сказано выше, в качестве основного компонента для получения композиционного теплоизоляционного материала были использованы отходы алюмосиликатных пород. Ниже, в табл. 1, приведены химические составы горных пород. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 188-194. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 188-194. Таблица 1 Химический состав горных пород Порода SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO P 2 O 5 MgO CaO Na2O K 2 O H 2 O- П. п. п Перлит 71,61 0,2 14,37 0,84 1,12 0,05 0,09 0,6 1,65 2,75 2,65 0,05 4,02 Туф артикский 66,72 0,6 16,88 3,8 0,28 0,03 0,29 1,26 2,59 3,76 3,33 0,04 0,42 Туф маисянский 62,50 0,64 17,30 4,01 0,46 0,08 - 1,91 5,10 3,80 2,70 - 1,50 Цеолит 67,17 0,2 13,63 0,98 0,28 - - 1,67 4,6 0,45 1,02 2,34 7,60 Как видно из табл. 1 в составе всех пород имеется наличие некоторого количества воды, которая имеет решающую роль в процессе получения материала. В работах [8, 9] подробно описан процесс получения материала путем взаимодействия ОН-группировок жидкого стекла и поверхностного гидроксильного покрова алюмосиликатных пород. При воздействии электромагнитного поля на отработанные составы происходит процесс взаимодействия компонентов шихты с выделением молекул воды, в результате испарения которой имеет место частичное вспучивание. Оптимальная вязкость расплава (105-107 П а с ) для образования устойчивой мелкопористой ячеистой структуры формируется при содержании суммы оксидов щелочных и щелочноземельных металлов в породе в пределах 7,5-10 %. Оптимальным является отношение SiO 2 /CaO не менее 12. Известно достаточное количество работ по получению материалов с помощью СВЧ-нагрева [10-14]. В нашем случае, как было указано выше, процесс термообработки проводился с помощью микроволнового синтеза в диапазоне мощностей 90 -600 Вт. Однако, даже меняя режимы термообработки в указанном диапазоне, получение теплоизоляционного материала не всегда представляется возможным. Для увеличение пористости смеси возникла необходимость внесения в состав газообразователя, благодаря которому наблюдается увеличение объема за счет газовыделения в системе. Для разрабатываемого материала наиболее оптимальным является алюминиевая пудра. Для получения вспененных образцов правильной формы готовилась шихта на основе отходов камнеобработки алюмосиликатных пород с добавлением жидкостекольной композиции и корректирующих добавок. Полученная шихта помещалась в цилиндрические формы с диаметром 50 мм и термообрабатывалась в микроволновой печи. Процесс термообработки проводился при разных режимах и местоположениях образцов в печи. Для определения оптимального состава жидкостекольной композиции и условий синтеза пеносиликатов изучали также влияние корректирующих добавок и технологических параметров на физико-технические свойства вспененных материалов. Для всех видов используемых горных пород найдены оптимальные составы и режимы термообработки. Полученные данные представлены в табл. 2 и на рис. 1. Таблица 2 Физико-механические свойства образцов Используемая порода Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт (мК) Туф маисянский 274 0,047 Туф артикский 309 0,053 Перлит 318 0,06 Цеолит 384 0,065 © Мартиросян А. В., Гургенян Н. В., Григорян А. Е., Костандян М. Ф., Варданян Н. К., Татосян Г. В., 2023 190