Вестник МГТУ. 2015, №1.

ВестникМГТУ, том 18, № 1, 2015 г. стр. 149-155 УДК 666.3:662.998 О.В. Суворова, А.В. Мотина, Н.К. Манакова Теплоизоляционные материалы на основе микрокремнезема O.V. Suvorova, A.V. Motina, N.K. Manakova Thermal insulation materials on the basis of microsilica Аннотация. Установлена возможность получения на основе аморфного микрокремнезема волластонитсодержащей керамической матрицы и композиционных материалов на ее основе с пористыми наполнителями. Abstract. The main areas of silica application have been examined in the paper. It has been found that microsilica can be used in manufacture of wollastonite-containing ceramic matrixes and composite materials with expanding shale and nepheline-process waste as fillers. Ключевые слова: микрокремнезем, волластонит, керамическая матрица, пористый наполнитель Key words: microsilica, wollastonite, ceramic matrix, porous filler 1. Введение Приоритетным направлением в производстве теплоизоляционных материалов является разработка новых технологий получения качественных материалов на основе техногенных отходов промышленности, позволяющих не только снизить себестоимость продукции, но и сберечь природные ресурсы {Пак, Сухорукова, 2013; Кудяков и др., 2002; 2005; 2006а; 2006b; Тихомирова, Скорина, 2008). При кислотной переработке нефелинового концентрата с получением глинозема, содопродуктов, поташа, солей алюминия образуется большой объем кремнеземсодержащих продуктов. Вопрос использования микрокремнезема является одним из основных при оценке экономической эффективности технологии в целом. В связи с этим переработка кремнеземсодержащих отходов в строительные материалы является актуальным вопросом на сегодняшний день. В настоящее время одним из востребованных направлений современной науки является получение синтетического волластонита, в качестве исходного сырья используется мел, кварцевый песок, мрамор, опоку, известь и гель кремниевой кислоты. Возможно также получение волластонита из недефицитного кремнеземистого и известкового сырья. Выход волластонита при этом достигает 90 %, что значительно больше, чем при его синтезе на основе извести и тонкомолотого кварцевого песка {Салтевская и др., 1974). Важными технологическими свойствами волластонита являются высокая химическая стойкость в различных средах, небольшая удельная масса, уникальные диэлектрические свойства, низкая теплопроводность, игольчатый габитус частиц, а также экологическая чистота и безопасность применения. Зго обусловило широкое применение волластонита при производстве строительных материалов. Различные исследования подтвердили принципиальную возможность использования природного и синтетического волластонита в качестве сырья для получения теплоизоляционной керамики. Особенность поведения материалов на основе волластонита при обжиге заключается в том, что волластонитовые массы имеют узкий интервал спекания, поэтому исследование условий спекания имеет особое значение. Оптимальный температурный интервал обжига материала на основе волластонита 1000-1050 °C. В этом интервале процессы спекания происходят полностью, что ведет к получению более плотного и прочного материала {Демиденко, Конкина, 2003). Известно, что введение волластонита в керамические массы обеспечивает сокращение продолжительности обжига, снижение его температуры и усадки изделий, упрочнение материалов и т.д. Волластонит, являясь сильным плавнем, позволяет снизить температуру обжига керамики на 50-70 °C и повысить плотность и механическую прочность на 25 % {Адылов и др., 2002). На стадиях формования и сушки волластонит играет роль наполнителя, улучшая формовочные и сушильные свойства, а при высокотемпературном обжиге участвует в жидкофазном спекании как плавень (при температурах выше 1000 °C), одновременно при низкой активности матрицы повышает стойкость к деформации в процессе обжига. Определенное влияние на армирующее действие волластонита оказывает его взаимодействие с матрицей. Чрезмерное усиление прочности его связи с матрицей уменьшает армирующее действие {Никонова и др., 2003). 149