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

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 213-219. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 213-219. Распределение частиц по размеру исходной золы характеризуется широким диапазоном от 0,1 до 25 мкм со следующими параметрами: А?ср= 5 мкм и dg^ = 14 мкм (рис. 2, а). На рис. 3, а представлен СЭМ-снимок исходной золы, отражающий вариацию размеров частиц и их морфологию. Распределения частиц по размерам выделенных фракций демонстрируют узкие диапазоны (рис. 2, б-е): dср — 1, 2, 3, 4 и 10 мкм, d 90 — 3, 4, 5, 9 и 16 мкм. Из РЭМ-снимков фракций видно (рис. 3, б -е), что абсолютное большинство частиц имеет сферическую форму с различным рельефом поверхности. С увеличением размера фракции количество микросфер с рельефной поверхностью заметно увеличивается. Рис. 1. Технологическая схема выделения дисперсных фракций из летучей золы от сжигания бурого угля Химический состав фракций дисперсных микросфер, включающий содержание оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия и серы, а также потери при прокаливании, был определен методами химического анализа согласно ГОСТ 5382-2019. Установлено, что содержание основных макрокомпонентов составляет (мас. %): CaO — 31-39, SiO 2 — 14-31, Fe2O3 — 11-14, AbO3 — 7-9, MgO — 8-9, SO 3 — 2-10. На примере узкой фракции дисперсных микросфер с dср = 3 мкм показана принципиальная возможность получения керамических материалов с различными характеристиками. Получение образцов керамики осуществляли методом компактирования порошковых материалов путем холодного статического одноосного прессования с последующим высокотемпературным обжигом [16]. При давлении 50 МПа в закрытой жесткой пресс-форме без добавок и связующих были получены таблетки цилиндрической формы высотой 8-12 мм и диаметром 16 мм. Перед спеканием в муфеле спрессованные образцы сушили при температуре 90 °С в течение 2 ч для удаления влаги. Обжиг в муфельной печи проводили при температуре 1000, 1100 и 1200 °С с выдержкой в течение 3 ч. На рис. 4 приведены снимки исходной навески зольной фракции КА-3, используемой для получения таблеток керамических материалов, и образцы, полученные после обжига при различных температурах. Для полученных образцов были определены следующие характеристики (таблица): 1) коэффициент спекания: km = V2/ V 1 — безразмерная величина, определяемая отношением объема образца после прокаливания (V 2 = %r 2 2h 2 ) к объему спрессованного образца (V = %r\2h\); 2) кажущаяся плотность (г/см3): определяется как отношение массы образца (г) к его общему объему (см3) согласно ГОСТ 7025-91; 3) линейная усадка (%): изменение высоты (Ah) и диаметра (Ad) свежесформованного образца в результате сушки и обжига; 4) водопоглощение (%): характеризует способность материала впитывать и удерживать в порах и капиллярах влагу, определяется по отношению массы воды, поглощенной образцом при вакуумировании, к массе исходного образца согласно ГОСТ 7025-91; 5) открытая пористость (%): отношение объема доступных пор в образце к его общему объему, объем доступных пор определяется © Фоменко Е. В., Акимочкина Г. В., Гареева А. С., Аншиц А. Г., 2023 215