Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/2.

Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1/2. С. 189–196. DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/2-189-196 191 кварцитов. В качестве газообразователя применили отработанные аноды Кандалакшского алюминиевого завода; обосновали возможность добавления в шихту стеклообразных продуктов, получаемых при сжигании твердых бытовых отходов. В связи с образованием большого объема кремнеземистых продуктов при кислотной переработке апатито-нефелиновых и эвдиалитовых руд Кольского полуострова вопрос их использования является одним из ключевых. Применение аморфного кремнезема, в частности, в производстве пеносиликатов за счет образования вяжущих композиций со щелочами [2; 6; 7 и др.], может существенно повысить стоимость товарной продукции. Источником порообразующих газов в области пиропластичного состояния являются гидратированные полисиликаты натрия, которые образуются при увлажнении высокоактивного аморфного кремнезема раствором гидроксида натрия [21]. Образующееся жидкое стекло химического состава R 2 O· m SiO 2 · n H 2 O способно формировать хорошо развитую пористую систему при низкой температуре. Для изготовления пеносиликатов использовали пробы кремнеземистого продукта (микрокремнезема) в количестве до 80 %, некоторые характеристики которого приведены в табл. 2. Исследования методом рентгенофазового анализа показали, что пробы представляют собой рентгеноаморфное вещество. Термообработку проводили в интервале температур от 600 до 700 °С. Таблица 2. Некоторые свойства кремнеземистого продукта Table 2. Some properties of the silica product Показатель Микрокремнезем Эвдиалитовые руды Апатито-нефелиновые руды (ПАО "Акрон") Апатито-нефелиновые руды (АО "Апатит") Содержание SiO 2 , мас.% 70 77 85 Цвет Серый Серо-белый Серо-белый Степень агрегирования Мелкодисперсный Гранулированный Мелкодисперсный Удельная поверхность, м 2 /г 279 122 233 Насыпная плотность, кг/м 3 523 255 287 Исследованиями взаимосвязей состава, технологических режимов и свойств установлены оптимальные условия получения пеносиликатов. Полученные пеносиликаты обладают мелкопористой структурой с неравномерно распределенными порами и прочностью, не превышающей 2 МПа. Применение их в качестве блочных теплоизоляционных материалов возможно при улучшении технических характеристик, в том числе и посредством совершенствования структуры. Для вспененных теплоизоляционных материалов оптимальной считается структура, состоящая из равномерно распределенных разных по размерам пор, разделенных равными по толщине перегородками [22]. Подобная структура обеспечивает получение высококачественных материалов. Одним из способов регулирования свойств жидкостекольной композиции с получением качественного пеносиликатного материала является его модифицирование путем введения добавок. Согласно литературным данным введение водостойких и прочных добавок, например апатито-нефелиновых отходов и диопсида, улучшает технические свойства готового продукта за счет возможного проникновения и распределения добавок в пустотах кристаллической структуры и микроструктуры [23]. Другим способом регулирования свойств пеносиликатов является применение исходных материалов различной дисперсности. При этом крупные частицы образуют жесткий каркас, а мелкодисперсные и расплав заполняют поры. Создания подобной структуры можно достичь приготовлением шихты из двух и более порошков с разной крупностью [22]. В ходе исследований установлено, что введение в состав до 15 % апатито-нефелиновых отходов крупностью –1 мм приводит к повышению механической прочности образцов до 4.2 МПа при незначительном росте плотности до 0.42 г/см 3 . С целью улучшения структуры пеносиликатов и увеличения прочностных характеристик в ряде экспериментов в шихту вводили измельченный пеносиликат крупностью –1 мм (10–30 % сверх 100 %). При получении образцов использовали сушку на воздухе в течение 24 ч и гидротермальную обработку при 90 °C в течение 2 ч, которая, как известно, способствует ускорению образования гидратированных щелочных силикатов. При этом происходит увеличение концентрации источника газовой фазы и повышение порообразования при низких температурах до появления расплава. Термообработку проводили при 650 °C с изотермической выдержкой в течение 0.5 ч. Для стабилизации пены осуществляли резкое снижение температуры на 100–150 °С с последующим медленным охлаждением до температуры окружающей среды. Получено повышение прочности до 5 МПа при одновременном увеличении плотности до 0.45 г/см 3 . Установлено, что введение в шихту диопсида приводит к увеличению прочности пеносиликатов в два раза. Максимальная прочность при сжатии материала составила 4.2 МПа. Это значение достигнуто