CC BY
29
© Д.Р. Дамдинова, К.К. Константинова, Б.А. Карпов, М.М. Зонхиев,
С.А. Цыренов, 2009
Д.Р. Дамдинова, К.К. Константинова, Б.А. Карпов, М.М. Зонхиев, С.А. Цыренов
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСА О КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПЕНОСТЕКОЛ НА ОСНОВЕ ЭФФУЗИВНЫХ ПОРОД И СТЕКЛОБОЯ
~П настоящей работе изучалась возможность синтеза пено--Я-М стекол с закристаллизованной структурой на основе составов шихт в системе "перлит — нефелин-сиенит — стеклобой" с добавкой различных веществ и оксидов. В исследованиях в качестве добавок рассматривались соединения, которые апробированы в качестве катализаторов в производстве стеклокерамики и ситаллов.
Влияние катализаторов ТЮ2, 2Ю2, Сг203, NaF и цинковосвинцового концентрата состава (в масс.%): 5,85SiO2 ; 23^е203; 3,3 СаО; 8,38MgO; 24,8 РЬО; 17,2 2п0; 17,4МпО на кинетику пори-зации и свойства пеностекол системы "стекло-бой+перлит+нефелин-сиенит" изучалось путем определения энергии активации поризации в зависимости от вида катализатора. В основу расчетов положена средняя плотность пеностекол. Результаты этих расчетов приведены в таблице 1.
Анализ данных табл. 1 показывает, что склонность к уплотнению структуры пеностекол, обожженных при Тобж. = 775 °С по сравнению с контрольными образцами без катализаторов, возрастает в ряду использования веществ: NaF — концентрат — ТЮ2 — 2Ю2 —> СГ2О3.
Таблица 1
Влияние вида катализатора на энергию активации поризации пеностекол
Т °С' А обж., Средняя плотность пеностекол, кг/м3 Контрольный
^2 ZrO2 Cr2Oз NaF концентрат образец
775 567 569 569 519 534 517
800 620 867 552 497 687 574
Е -*-^акт., Дж/моль 33,6 159,8 10,87 8,2 94,8 39,4
Таблица 2
Условия планирования
Факторы Обозна- Уровни варьирования А zi
чения -2 -1 0 +1 +2
Содержание №ОН, % XI 3 6 9 12 15 3
Содержание концентрата, % Х2 3 6 9 12 15 3
^актив.:, МИН Хз 5 10 15 20 25 5
Тобж.:> мин Х4 5 15 25 35 45 10
Т °С -*-обж.? Х5 725 750 775 800 825 25
Для установления влияния химико-технологических факторов
Следует отметить, что при повышении Тобж. до 800 °С введение Сг203, NaF приводит к интенсификации поризации, а введение ТЮ2, ZrO2 и концентрата - к уплотнению структуры пеностекол. В связи с этим кажущаяся энергия акти-вации Еакт. (табл. 1) при применении ТЮ2, 2гО2 и концентрата, как и в случае контрольного образца без катализатора относится к процессу активации кристаллизации, а при применении оксида хрома (III) и NaF - к процессу поризации пеностекол.
Исходя из того, что использование дорогостоящих и дефицитных чистых оксидов способствует удорожанию пеностекол, целесообразным представляется использование в дальнейшем цинково-свинцового концентрата. Повышенное содержание в концентрате потенциальных катализаторов - оксидов цинка, МпО, может способствовать росту физико-механических свойств пеностекол при пониженной температуре обжига. Наличие в концентрате оксидов свинца и Fe2O3, известных плавней в стеклоделии позволит понизить температуру обжига пеностекол, что является дополнительным фактором в деле снижения общих энергозатрат и повышения в результате этого эффективности пеностекол.
При исследовании влияния цинково-свинцового концентрата (в дальнейшем - концентрата) на структуру и свойства пеностекол системы "стеклобой+перлит+нефелин-сиенит", в качестве факторов, от которых зависят средняя плотность ^1, кг/м3) и прочность пеностекол ^2, МПа), были выбраны следующие: Х1 - содержание №ОН, масс.%; Х2 - содержание концентрата, масс.%; Х3 - про-
должительность механоактивации, мин; Х4 - продолжительность обжига, мин; Х5 - температура обжига, °С.
Основной уровень, интервалы варьирования и границы области исследования приведены в табл. 2. На постоянном уровне принята модельная шихта с содержанием 62% стеклобоя, 30% перлита и 8% нефелин-сиенита, как обладающая легкоплавкостью и хорошей способностью к вспучиванию. ВТШ
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Дамдинова Д.Р., Константинова К.К., Карпов Б.А., Зонхиев М.М., Цы-ренов С.А. — Читинский государственный университет, [email protected]
