Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, №1.

Р. Г. Мелконян, О. В. Суворова, Д. В. Макаров, Н. К. Манакова • снижение вязкости стекломассы (физический) и начало химической реакции между углеродом и сульфатной серой: Na2SO4 + 4C = Na2S + 4CO или водой: H2О + С = СО + Н2, протекающей при температуре на 50—70 °С выше таковой начала размягчения стекольного порошка; • образование в стекломассе пор, рост их размеров при последующем нагреве и возникающее при этом снижение вязкости стекломассы, объем которой увеличивается при максимально возможной температуре; • закрепление, стабилизация образовавшейся поровой структуры и придание стекломассе твердости и прочности в результате перехода ее при охлаждении из пластично-вязкого в стекловидное, твердое и далее упруго-хрупкое состояние. Процессы силикато- и стеклообразования происходят в момент варки стекла, а в момент вспучивания (вспенивания) идут в основном реакции, связанные с разложением или окислением (сгоранием) газообразователя. Поэтому выбор газообразователя диктуется температурным интервалом спекания стекломассы. В углеродосодержащих пенообразующих смесях процессы газо- и пенообразования происходят в результате реакций между сульфатом натрия (если он содержится в стекле) и углеродом при 477—577 °С и в стекле, не содержащем сульфатную серу, в результате взаимодействия углерода с водой. На заводах в качестве газообразователя широко применяют кокс, антрацит, мраморную крошку, мел и известняк. Распространены также графит, пиролюзит М п О2, карбид кремния SiC, карбид кальция СаС2. Взаимодействие кокса и антрацита со стекольным порошком вызывает при температуре 620—700 °С эндотермические эффекты (реакция между неразложившимися карбонатами с SO2 или сульфатами в присутствии SiO2). Если газообразователем служит известняк, то при температуре 600 °С протекает эндотермическая реакция замещения: СаСОэ + SiO2 = CaSiOs + CO2. При температуре 800 °С эта реакция, а также процессы Na2CO3 + СаСОэ = CaNa2(CO3)2 и CaNa2(CO3)2 + SiO2 = CaSiO3 + Na2SiO3 + 2CO2 идут наиболее интенсивно. Эндотермические реакции взаимодействия газообразователя со стекломассой способствуют равномерному газообразованию, экзотермические же, наоборот, нарушают равномерную структуру пеностекла. К последним относят реакции, возникающие, главным образом, в пеностекольной шихте с углеродосодержащими газообразователями: 3Fe + 2СО = Fe 3 C + СО 2 ; СО + 2Н2 = СН2 + Н2О; CO + H 2 O = CO 2 + H 2 . В присутствии углеродистых газообразователей процесс вспенивания осуществляется в восстановительной газовой среде, т. е. при содержании в ней менее 1 % кислорода (по массе). Выделяющиеся при сгорании таких газообразователей газы имеют следующий состав, %: СО2 — 30—75, СО — до 10—12, SO2 — до 1,5; О2 — 1,2—3,1, при этом чем тоньше помол газообразователя, тем меньше размер пор пеностекла и выше его качество. Однако помол до удельной поверхности 5000—5500 см2/г требуется лишь для специальных видов пеностекла. 138 http://www.naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/