Вестник МГТУ. 2015, №1.

Суворова О.В. и др. Теплоизоляционные материалы... обеспечивающее оптимальную упаковку частиц и сочетание размеров пор. В связи с этим было проведено исследование влияния содержания золошлаковой смеси и гранулометрического состава керамических масс на прочностные характеристики и усадку изделий. ЗШС вводили в количестве 2.5­ 7.5 мас.%. Управление гранулометрическим составом проводили путем замены измельченной до -0.1 мм фракции апатито-нефелиновых хвостов отходами крупностью 2-0.1 мм. Содержание крупной фракции АНХ составляло 10, 15, 20 мас.%. Анализ полученных результатов показывает, что введение ЗШС в массы позволяет снизить температуру обжига на 40-80 °C при сохранении высоких значений прочностных показателей. Однако величина огневой усадки остается на прежнем уровне. Варьирование гранулометрическим составом АНХ заметного улучшения исследуемых характеристик не показало. 3. Получение гранулированных пеносиликатов Получение гранулированных пеносиликатов, которые могут использоваться в качестве теплоизоляционных засыпок, пористых наполнителей композиционных материалов, основывалось на результатах современных разработок теплоизоляционных материалов на основе жидкостекольных композиций (Кудяков и др., 2005; 2006а; 2006b, Тихомирова, Скорина, 2008). Стекловидные массы, получаемые из гидратированного растворимого стекла путем его нагревания, имеют низкую плотность и соответственно малую теплопроводность. Исходным сырьем для них служили цеолитсодержащий трепел и отходы производства кристаллического кремния. Задачей наших исследований являлось установление возможности и условий получения качественного зернистого пеносиликата на основе местного вторичного сырья, в первую очередь, микрокремнезема (40-60 мас.%), полученного при кислотной переработке нефелина. В качестве компонента жидкостекольной композиции использовался гидроксид натрия, а с целью снижения себестоимости готового продукта и увеличения прочностных характеристик гранул взамен части гидроксида натрия вводились апатито-нефелиновые отходы (до 10 мас.% от количества щелочи). В качестве модифицирующей добавки использовали ЗШС (до 20 мас.%). Зернистый пористый материал получали методом приготовления жидкостекольной композиции, гранулирования и последующей термообработки гранул. Проведенные исследования показали перспективность применения техногенного сырья для получения гранулированных пеносиликатов теплоизоляционного назначения (Суворова, Манакова, 2012). Технические характеристики гранулята: насыпная плотность 0.17-0.20 г/см3; средняя плотность 0.24-0.33 г/см3; объем межзерновых пустот 44 %; пористость 85.8 %; коэффициент теплопроводности в засыпке 0.075-0.08 Вт/м-К; водопоглощение 11.97 %; прочность при сдавливании в цилиндре 0.8­ 1.3 МПа; морозостойкость (потери массы после 15 циклов) 5 мас.%. Полученные результаты технологических испытаний показывают, что пористый зернистый материал соответствует нормативным требованиям, предъявляемым к материалам и изделиям строительным теплоизоляционным. 4. Разработка композитов на основе волластонитсодержащей керамической матрицы и гранулированных пористых наполнителей Исследования по получению композиционных материалов проводили с керамической массой состава № 2, мас.%: МК - 40, АНХ - 30, КХ - 30. В качестве наполнителя использовали вспученные гранулы из сланцев полуострова Рыбачий фракции -5 мм (Суворова и др., 2010) и гранулы на основе микрокремнезема двух фракций: 0-1 и 1-5 мм. Количество гранул составляло 15, 20, 25 мас.% от состава керамической массы. Из указанной смеси готовили образцы: цилиндры диаметром и высотой 22 мм, плиточки 50><50х(6.5-7.5) мм, а для определения коэффициента теплопроводности - изделия диаметром 100 мм и высотой 17-19 мм. При получении композиционных материалов применяли прессование при удельном давлении 5-15 МПа с последующим спеканием при температуре 1000-1 150°C. С целью улучшения сцепления гранул с компонентами шихты и спекаемости материала использовали мелкодисперсные отходы медно-никелевых руд (МНХ). Результаты исследований приведены в табл. 3. Анализ полученных результатов показывает, что увеличение количества пористого наполнителя в составе композита приводит к снижению его прочностных характеристик, а уменьшение крупности гранул, наоборот, увеличивает этот показатель. Более высокую прочность имеют образцы композитов с наполнителем из пористого зернистого материала, полученного на основе микрокремнезема. Вероятно, этот факт можно объяснить лучшим сцеплением гранул и керамической матрицей. Зерна из сланцев имеют оплавленную поверхность. К недостаткам полученных композиционных материалов можно отнести высокие значения водопоглощения, которые характерны для подобных высокопористых систем на основе микрокремнезема в результате преобладания в структуре материала открытых сообщающихся пор. 152