Помощь студентам в учебе
СОСТАВЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИЙ ДИАТОМИТА С ГИДРОКСИДОМ НАТРИЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ПОЛУЧЕНИЯ
ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ЗАДАННЫМИ
СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ 9
1.1 Кремнеземсодержащее стекольное сырье 9
1.2 Кремнеземсодержащие минералы 11
1.2.1 Кремнистые горные породы вулканического происхождения 12
1.2.2 Кремнистые породы осадочного происхождения 14
1.3 Полиморфные превращения вещества (SiO2) 19
1.4 Диатомиты - общая характеристика 20
1.5 Технологические особенности получения гранулированного пеностекла ... 24
1.5.1 Традиционная технологическая схема получения гранулированного
пеностекла традиционным способом 25
1.5.2 Инновационные способы получения пеностеклокристаллического
материала на основе аморфных горных пород 28
1.5.3 Особенности применение гранулированного пеностекла 30
1.6 Постановка задач исследования 31
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ, МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ 33
2.1 Характеристика сырьевых материалов 33
2.1.1 Диатомитовые породы 33
2.1.2 Каустическая сода (едкий натр гранулированный) 38
2.1.3 Характеристика порообразующих добавок для получения
высокопористого стеклокристаллического материала 40
2.2. Методы исследования основных характеристик сырьевых материалов и готового продукта 46
2.2.1 Рентгенофазовый анализ 47
2.2.2 Дифференциальный термический анализ 48
2.2.3 Растровая электронная микроскопия (РЭМ) 50
2.2.4 ИК-спектроскопия 50
2.2.5 Дифференциально-сканирующая колориметрия 51
2.2.6 Рентгенофлуоресцентный метод анализа 52
2.2.7 Метод лазерной дифракции 53
2.2.8 Метод БЭТ 54
2.2.9 Исследование свойств получаемого пеностеклокристаллического
гранулированного продукта 56
2.2.9.1 Определение водопоглощения гранулированного
пеностеклокристаллического материала 57
2.3 Методология работы 58
3. ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОДГОТОВКИ
СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО
СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 60
3.1 Комплексное исследование физико-химических и технологических свойств
диатомитовой породы Инзенского месторождения 60
3.1.1 Исследование особенностей структуры и свойств диатомита Инзенского
месторождения 61
3.1.2 Исследование структурно-фазовых изменений инзенского диатомита при
нагревании 68
3.1.3 Оценка пригодности диатомита для получения теплоизоляционного
материала по низкотемпературной технологии 71
3.2 Исследование поведения при нагревании используемых газообразующих
добавок 72
3.3 Теоретическое обоснование выбора компонентного состава шихты для
получения пеностеклокристаллического материала 78
3.4 Исследование физико-химических процессов взаимодействия компонентов
исследуемых шихт при нагревании 81
3.5 Технологические особенности получения и характеристика вспененного
гранулята по одностадийной технологии 87
4. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ ШИХТ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 99
4.1 Исследование процесса обогащения кремнеземистого компонента -
диатомитовой породы 100
4.2 Исследование процесса измельчения кремнеземистого компонента 106
4.3 Процессы сушки и вспенивания композиционных шихт 119
4.6 Технологическая схема получения стеклокристаллического материала .... 139
5. ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПОРИСТОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ДИАТОМИТА
145
5.1 Особенности использования высокопористого стеклокристаллического
гранулята в качестве заполнителя легких бетонов 146
5.1.1 Общие проблемы использования пористого наполнителя для получения
легких бетонов 146
5.1.2 Физико-механические испытания разработанного
пеностеклокристаллического материала как пористого наполнителя для легких бетонов 148
5.1.3 Получение легких бетонов на основе вспененного стеклокристаллического
материала 154
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 168
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 170
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 182
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 186
1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ПОЛУЧЕНИЯ
ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ЗАДАННЫМИ
СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ 9
1.1 Кремнеземсодержащее стекольное сырье 9
1.2 Кремнеземсодержащие минералы 11
1.2.1 Кремнистые горные породы вулканического происхождения 12
1.2.2 Кремнистые породы осадочного происхождения 14
1.3 Полиморфные превращения вещества (SiO2) 19
1.4 Диатомиты - общая характеристика 20
1.5 Технологические особенности получения гранулированного пеностекла ... 24
1.5.1 Традиционная технологическая схема получения гранулированного
пеностекла традиционным способом 25
1.5.2 Инновационные способы получения пеностеклокристаллического
материала на основе аморфных горных пород 28
1.5.3 Особенности применение гранулированного пеностекла 30
1.6 Постановка задач исследования 31
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ, МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ 33
2.1 Характеристика сырьевых материалов 33
2.1.1 Диатомитовые породы 33
2.1.2 Каустическая сода (едкий натр гранулированный) 38
2.1.3 Характеристика порообразующих добавок для получения
высокопористого стеклокристаллического материала 40
2.2. Методы исследования основных характеристик сырьевых материалов и готового продукта 46
2.2.1 Рентгенофазовый анализ 47
2.2.2 Дифференциальный термический анализ 48
2.2.3 Растровая электронная микроскопия (РЭМ) 50
2.2.4 ИК-спектроскопия 50
2.2.5 Дифференциально-сканирующая колориметрия 51
2.2.6 Рентгенофлуоресцентный метод анализа 52
2.2.7 Метод лазерной дифракции 53
2.2.8 Метод БЭТ 54
2.2.9 Исследование свойств получаемого пеностеклокристаллического
гранулированного продукта 56
2.2.9.1 Определение водопоглощения гранулированного
пеностеклокристаллического материала 57
2.3 Методология работы 58
3. ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОДГОТОВКИ
СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО
СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 60
3.1 Комплексное исследование физико-химических и технологических свойств
диатомитовой породы Инзенского месторождения 60
3.1.1 Исследование особенностей структуры и свойств диатомита Инзенского
месторождения 61
3.1.2 Исследование структурно-фазовых изменений инзенского диатомита при
нагревании 68
3.1.3 Оценка пригодности диатомита для получения теплоизоляционного
материала по низкотемпературной технологии 71
3.2 Исследование поведения при нагревании используемых газообразующих
добавок 72
3.3 Теоретическое обоснование выбора компонентного состава шихты для
получения пеностеклокристаллического материала 78
3.4 Исследование физико-химических процессов взаимодействия компонентов
исследуемых шихт при нагревании 81
3.5 Технологические особенности получения и характеристика вспененного
гранулята по одностадийной технологии 87
4. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ ШИХТ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 99
4.1 Исследование процесса обогащения кремнеземистого компонента -
диатомитовой породы 100
4.2 Исследование процесса измельчения кремнеземистого компонента 106
4.3 Процессы сушки и вспенивания композиционных шихт 119
4.6 Технологическая схема получения стеклокристаллического материала .... 139
5. ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПОРИСТОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ДИАТОМИТА
145
5.1 Особенности использования высокопористого стеклокристаллического
гранулята в качестве заполнителя легких бетонов 146
5.1.1 Общие проблемы использования пористого наполнителя для получения
легких бетонов 146
5.1.2 Физико-механические испытания разработанного
пеностеклокристаллического материала как пористого наполнителя для легких бетонов 148
5.1.3 Получение легких бетонов на основе вспененного стеклокристаллического
материала 154
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 168
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 170
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 182
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 186
Актуальность темы
В связи с ужесточением требований нормативов Госстроя РФ, предъявляемых к строительной теплоизоляции (сокращение расхода энергии на отопление зданий, потерь тепла в промышленных агрегатах и теплотрассах, улучшение эксплуатационных свойств теплоизоляционных материалов и др.) актуальным становится поиск новых сырьевых источников и создание новых технологий высокоэффективных, экологически безопасных утеплителей.
Пористые гранулированные материалы на основе природного и техногенного сырья широко используются в качестве эффективной теплоизоляционной засыпки и как заполнители в производстве легких бетонов, к которым, наряду с керамзитом, относится гранулированное пеностекло - высокопористый негорючий неорганический силикатный материал, обладающий хорошими теплоизоляционными свойствами и имеющий практически неограниченную долговечность. Традиционная технология гранулированного пеностекла включает операции предварительной варки стекла (или использование вторичного стеклобоя), измельчение и гранулирование стекла в тарельчатом грануляторе, сушку гранул и их вспенивание во вращающейся печи. Возможности распространения такой технологии в России ограничены вследствие дефицитности вторичного стеклобоя, а целенаправленная варка стекла требуемого состава увеличивает конечную стоимость пеностекольного гранулята. В связи с этим представляет интерес получение гранулированного высокопористого теплоизоляционного материала по одностадийной технологии, исключающей предварительную варку стекла или использование стеклобоя. Это предопределяет необходимость использования в качестве основного сырьевого компонента реакционноактивного аморфного кремнеземистого сырья, в частности диатомитовых пород, обладающих более стабильным химикоминералогическим составом по сравнению с другими природными кремнеземистыми породами.
Работы, положенные в основу диссертационной работы, выполнялись в рамках реализации договора № 13.G.25.31.0092 между Министерством
образования РФ и ООО «Диатомовый комбинат», г. Инза, Ульяновской области.
Объект исследования - высокопористый гранулированный стеклокристаллический материал на основе диатомитового сырья.
Предмет исследования - физико-химические процессы формирования высокопористой структуры, физико-механических и теплофизических свойств гранулированного вспененного стеклокристаллического материала на основе диатомитового сырья и твердого (гранулированного) гидроксида натрия с добавками различных газообразователей.
Цель работы
Разработка составов и технологии пеностеклокристаллических материалов на основе композиций диатомита с гидроксидом натрия при температуре 800-850 оС.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• исследование химико-минералогического состава, структуры, физикохимических и технологических свойств используемого кремнеземистого сырья;
• экспериментальное установление факторов, обеспечивающих получение пеностеклокристаллического материала (ПСКМ) при температуре не более 850 оС;
• исследование особенностей процесса измельчения основного кремнеземсодержащего компонента и влияние тонины помола диатомита на процессы силикато- и стеклообразования в исследуемых шихтах, а также на физико-механические характеристики вспененного стеклогранулята;
• исследование физико-химических процессов формирования структуры ПСКМ и влияния технологических факторов на процесс вспенивания гранулированного материала для получения мелкопористой однородной структуры готового продукта;
• разработка состава и технологии высокопористого гранулированного стеклокристаллического материла на основе диатомита.
Научная новизна
1. Установлено, что в композициях «диатомит-гидроксид натрия» при влажности 30±2 мас. % происходит образование гидросиликатов натрия (до 42±2 мас.%) при взаимодействии щелочного компонента с аморфной частью диатомита при температурах 72 - 74 оС за счет саморазогрева вследствие образования раствора щелочи концентрацией 35±1 мас.%.
2. Установлено, что процессы силикатообразования в композициях «диатомит-гидроксид натрия», представляющие собой процессы образования дисиликата натрия (30±1 мас.%) за счет дегидратации коллоидных гидросиликатов натрия, завершаются при температуре 620±20оС, а к 800-850оС образуется необходимое количество расплава (84 - 87 мас.%) за счет плавления эвтектики при 740оС (40±2 мас. %) и растворения аморфного кремнезема и примесей из диатомита.
3. Установлено, что при температуре вспенивания 800-850 оС происходит формирование в поровом пространстве и в межпоровых перегородках армирующего каркаса из высококремнеземистых стекловидных образований волокнистого габитуса длиной от 5 до 15 мкм, обеспечивающего повышенную прочность (до 3 МПа) гранулированного пеностеклокристаллического материала.
Практическая ценность работы:
Разработаны составы и предложены режимы получения по одностадийной технологии (при температуре вспенивания ниже 850 оС) высокопористого стеклокристаллического гранулированного материала на основе композиций диатомитового сырья с твердым щелочесодержащим компонентом (гранулированным едким натром) в комбинации с добавками -
газообразователями по свойствам, отвечающим требованиям, предъявляемым к высококачественным гранулированным строительным теплоизоляционным материалам.
1. Разработаны составы и технология гранулированного вспененного стеклокристаллического материала с плотностью 160 - 440 кг/м3, прочностью на сжатие 1,0 - 3,0 МПа, теплопроводностью 0,068 - 0,087 Вт/м-К.
2. Разработаны составы и технология строительного легкого бетона на основе высокопористого гранулированного стеклокристаллического материала с плотностью 400 - 600 кг/м3, прочностью 1,0 - 3,0 МПа, теплопроводностью - 0,11 - 0,16 Вт/м-К.
Реализация результатов работы
Технические решения по получению пеностеклокристаллического материала из разработанных составов опробованы в опытно-промышленных условиях, что подтверждается актом о внедрении на предприятии ЗАО «Стромизмеритель».
Апробация работы
Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на научно - технических конференциях и симпозиумах всероссийского и международного уровней: 10 Юбилейной Всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья (г. Бийск, 2010г); Всероссийская научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулева студентов и молодых ученых с международным участием «Химия и химическая технология в XXI веке» (г. Томск, 2010, 2012 гг.); Международный научный симпозиум им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2010, 2012 гг).
Публикации
Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, включая 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов по работе, списка использованной литературы из 123 наименований и приложений. Работа изложена на 188 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц и 84 рисунка.
В связи с ужесточением требований нормативов Госстроя РФ, предъявляемых к строительной теплоизоляции (сокращение расхода энергии на отопление зданий, потерь тепла в промышленных агрегатах и теплотрассах, улучшение эксплуатационных свойств теплоизоляционных материалов и др.) актуальным становится поиск новых сырьевых источников и создание новых технологий высокоэффективных, экологически безопасных утеплителей.
Пористые гранулированные материалы на основе природного и техногенного сырья широко используются в качестве эффективной теплоизоляционной засыпки и как заполнители в производстве легких бетонов, к которым, наряду с керамзитом, относится гранулированное пеностекло - высокопористый негорючий неорганический силикатный материал, обладающий хорошими теплоизоляционными свойствами и имеющий практически неограниченную долговечность. Традиционная технология гранулированного пеностекла включает операции предварительной варки стекла (или использование вторичного стеклобоя), измельчение и гранулирование стекла в тарельчатом грануляторе, сушку гранул и их вспенивание во вращающейся печи. Возможности распространения такой технологии в России ограничены вследствие дефицитности вторичного стеклобоя, а целенаправленная варка стекла требуемого состава увеличивает конечную стоимость пеностекольного гранулята. В связи с этим представляет интерес получение гранулированного высокопористого теплоизоляционного материала по одностадийной технологии, исключающей предварительную варку стекла или использование стеклобоя. Это предопределяет необходимость использования в качестве основного сырьевого компонента реакционноактивного аморфного кремнеземистого сырья, в частности диатомитовых пород, обладающих более стабильным химикоминералогическим составом по сравнению с другими природными кремнеземистыми породами.
Работы, положенные в основу диссертационной работы, выполнялись в рамках реализации договора № 13.G.25.31.0092 между Министерством
образования РФ и ООО «Диатомовый комбинат», г. Инза, Ульяновской области.
Объект исследования - высокопористый гранулированный стеклокристаллический материал на основе диатомитового сырья.
Предмет исследования - физико-химические процессы формирования высокопористой структуры, физико-механических и теплофизических свойств гранулированного вспененного стеклокристаллического материала на основе диатомитового сырья и твердого (гранулированного) гидроксида натрия с добавками различных газообразователей.
Цель работы
Разработка составов и технологии пеностеклокристаллических материалов на основе композиций диатомита с гидроксидом натрия при температуре 800-850 оС.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• исследование химико-минералогического состава, структуры, физикохимических и технологических свойств используемого кремнеземистого сырья;
• экспериментальное установление факторов, обеспечивающих получение пеностеклокристаллического материала (ПСКМ) при температуре не более 850 оС;
• исследование особенностей процесса измельчения основного кремнеземсодержащего компонента и влияние тонины помола диатомита на процессы силикато- и стеклообразования в исследуемых шихтах, а также на физико-механические характеристики вспененного стеклогранулята;
• исследование физико-химических процессов формирования структуры ПСКМ и влияния технологических факторов на процесс вспенивания гранулированного материала для получения мелкопористой однородной структуры готового продукта;
• разработка состава и технологии высокопористого гранулированного стеклокристаллического материла на основе диатомита.
Научная новизна
1. Установлено, что в композициях «диатомит-гидроксид натрия» при влажности 30±2 мас. % происходит образование гидросиликатов натрия (до 42±2 мас.%) при взаимодействии щелочного компонента с аморфной частью диатомита при температурах 72 - 74 оС за счет саморазогрева вследствие образования раствора щелочи концентрацией 35±1 мас.%.
2. Установлено, что процессы силикатообразования в композициях «диатомит-гидроксид натрия», представляющие собой процессы образования дисиликата натрия (30±1 мас.%) за счет дегидратации коллоидных гидросиликатов натрия, завершаются при температуре 620±20оС, а к 800-850оС образуется необходимое количество расплава (84 - 87 мас.%) за счет плавления эвтектики при 740оС (40±2 мас. %) и растворения аморфного кремнезема и примесей из диатомита.
3. Установлено, что при температуре вспенивания 800-850 оС происходит формирование в поровом пространстве и в межпоровых перегородках армирующего каркаса из высококремнеземистых стекловидных образований волокнистого габитуса длиной от 5 до 15 мкм, обеспечивающего повышенную прочность (до 3 МПа) гранулированного пеностеклокристаллического материала.
Практическая ценность работы:
Разработаны составы и предложены режимы получения по одностадийной технологии (при температуре вспенивания ниже 850 оС) высокопористого стеклокристаллического гранулированного материала на основе композиций диатомитового сырья с твердым щелочесодержащим компонентом (гранулированным едким натром) в комбинации с добавками -
газообразователями по свойствам, отвечающим требованиям, предъявляемым к высококачественным гранулированным строительным теплоизоляционным материалам.
1. Разработаны составы и технология гранулированного вспененного стеклокристаллического материала с плотностью 160 - 440 кг/м3, прочностью на сжатие 1,0 - 3,0 МПа, теплопроводностью 0,068 - 0,087 Вт/м-К.
2. Разработаны составы и технология строительного легкого бетона на основе высокопористого гранулированного стеклокристаллического материала с плотностью 400 - 600 кг/м3, прочностью 1,0 - 3,0 МПа, теплопроводностью - 0,11 - 0,16 Вт/м-К.
Реализация результатов работы
Технические решения по получению пеностеклокристаллического материала из разработанных составов опробованы в опытно-промышленных условиях, что подтверждается актом о внедрении на предприятии ЗАО «Стромизмеритель».
Апробация работы
Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на научно - технических конференциях и симпозиумах всероссийского и международного уровней: 10 Юбилейной Всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья (г. Бийск, 2010г); Всероссийская научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулева студентов и молодых ученых с международным участием «Химия и химическая технология в XXI веке» (г. Томск, 2010, 2012 гг.); Международный научный симпозиум им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2010, 2012 гг).
Публикации
Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, включая 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов по работе, списка использованной литературы из 123 наименований и приложений. Работа изложена на 188 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц и 84 рисунка.
1. Основными факторами, определяющими возможность получения эффективных пеностеклокристаллических материалов по одностадийной технологии методом низкотемпературного термохимического вспенивания являются использование в качестве щелочного компонента в твердом (гранулированном) виде, а в качестве кремнеземистого сырья - диатомитовой породы ввиду высокой природной дисперсности диатомита, его структурной пористости, присутствии в минералогическом составе породы более 73-75 мас. % реакционноактивной аморфной фазы в форме опала.
2. Разработанная низкотемпературная одностадийная технология вспененного стеклокристаллического гранулята на основе композиций диатомитовой породы с гидроксидом натрия включает операции подготовки диатомитовой породы путем совмещения сушки диатомита с его помолом (до размеров частиц d50 не менее 6-7 мкм), увлажнение диатомита водной суспензией газообразующего компонента в смесителе-грануляторе, введение в увлажненную смесь едкого натра (17 мас.%) в твердом виде, гранулирование смеси, охлаждение гранул до температуры не более 30 оС, сушку гранул при температуре не более 200 оС, вспенивание гранул при температуре 800-850 оС.
3. По фазовому составу гранулированный материал на основе композиций
«диатомит - едкий натр», полученный по одностадийной технологии при температуре вспенивания 800-850оС представляет собой разновидность пеностеклокристаллического материала с содержанием стеклофазы в количестве 85 - 88 мас. % и с суммарным содержанием кристаллической фазы кварц-
кристобалитового состава в количестве 13 - 16 мас. %.
4. Использование гидроксида натрия в твердом виде в композициях с диатомитовой породой (17 и 83 мас.% соответственно) позволяет подвести дополнительное тепло к системе на стадии смешивания и гранулирования компонентов шихты, что приводит к разогреву сырьевой смеси до температуры 72-74 оС за счет экзотермической реакции растворения едкого натра в воде. Это обеспечивает образование в шихте и в грануле гелеобразных гидросиликатов натрия в количестве 42 ±2 мас.% за счет взаимодействия аморфной составляющей диатомита со щелочью.
5. Процессы силикатообразования, протекающие при термообработке гранулированного материала из исследуемых композиций и представляющие собой процессы образования дисиликата натрия (30±1 мас.%) за счет дегидратации коллоидных гидросиликатов натрия, полностью завершаются к температуре 620±20 оС.
6. Процессы стеклообразования при вспенивании гранулированного материала протекают в температурном интервале 740 - 850оС за счет образования первичного расплава в количестве 55-58 мас. % при плавлении эвтектики (740 оС) и растворения в первичном расплаве остаточного аморфного SiO2 и примесей из диатомита. Это в совокупности обусловливает образование натрийсиликатного расплава при вспенивании в количестве 85-88 мас.%, который при охлаждении гранулы затвердевает в виде стекла.
7. Гранулированный водостойкий пеностеклокристаллический материал с плотностью 160-440 кг/м3, прочностью 1,0-3,0 МПа, морозостойкостью более 15 циклов, теплопроводностью 0,068-0,087 Вт/м*К перспективен для использования в качестве теплоизоляционных засыпок, а также как высокопористый заполнитель (40 - 65 мас.%) в составах сухих строительных смесей и легких бетонов с плотностью от 400 до 600 кг/м3, прочностью до 3,0 МПа и теплопроводностью от 0,11 до 0,16 Вт/м*К.
8. Одной из причин повышенной механической прочности вспененного стеклокристаллического гранулята на основе композиций диатомита с едким натром является формирование волокнистых стеклообразных образований длиной от 5 до 15 мкм, создающих армирующий каркас внутри поры и в межпоровых перегородках.
2. Разработанная низкотемпературная одностадийная технология вспененного стеклокристаллического гранулята на основе композиций диатомитовой породы с гидроксидом натрия включает операции подготовки диатомитовой породы путем совмещения сушки диатомита с его помолом (до размеров частиц d50 не менее 6-7 мкм), увлажнение диатомита водной суспензией газообразующего компонента в смесителе-грануляторе, введение в увлажненную смесь едкого натра (17 мас.%) в твердом виде, гранулирование смеси, охлаждение гранул до температуры не более 30 оС, сушку гранул при температуре не более 200 оС, вспенивание гранул при температуре 800-850 оС.
3. По фазовому составу гранулированный материал на основе композиций
«диатомит - едкий натр», полученный по одностадийной технологии при температуре вспенивания 800-850оС представляет собой разновидность пеностеклокристаллического материала с содержанием стеклофазы в количестве 85 - 88 мас. % и с суммарным содержанием кристаллической фазы кварц-
кристобалитового состава в количестве 13 - 16 мас. %.
4. Использование гидроксида натрия в твердом виде в композициях с диатомитовой породой (17 и 83 мас.% соответственно) позволяет подвести дополнительное тепло к системе на стадии смешивания и гранулирования компонентов шихты, что приводит к разогреву сырьевой смеси до температуры 72-74 оС за счет экзотермической реакции растворения едкого натра в воде. Это обеспечивает образование в шихте и в грануле гелеобразных гидросиликатов натрия в количестве 42 ±2 мас.% за счет взаимодействия аморфной составляющей диатомита со щелочью.
5. Процессы силикатообразования, протекающие при термообработке гранулированного материала из исследуемых композиций и представляющие собой процессы образования дисиликата натрия (30±1 мас.%) за счет дегидратации коллоидных гидросиликатов натрия, полностью завершаются к температуре 620±20 оС.
6. Процессы стеклообразования при вспенивании гранулированного материала протекают в температурном интервале 740 - 850оС за счет образования первичного расплава в количестве 55-58 мас. % при плавлении эвтектики (740 оС) и растворения в первичном расплаве остаточного аморфного SiO2 и примесей из диатомита. Это в совокупности обусловливает образование натрийсиликатного расплава при вспенивании в количестве 85-88 мас.%, который при охлаждении гранулы затвердевает в виде стекла.
7. Гранулированный водостойкий пеностеклокристаллический материал с плотностью 160-440 кг/м3, прочностью 1,0-3,0 МПа, морозостойкостью более 15 циклов, теплопроводностью 0,068-0,087 Вт/м*К перспективен для использования в качестве теплоизоляционных засыпок, а также как высокопористый заполнитель (40 - 65 мас.%) в составах сухих строительных смесей и легких бетонов с плотностью от 400 до 600 кг/м3, прочностью до 3,0 МПа и теплопроводностью от 0,11 до 0,16 Вт/м*К.
8. Одной из причин повышенной механической прочности вспененного стеклокристаллического гранулята на основе композиций диатомита с едким натром является формирование волокнистых стеклообразных образований длиной от 5 до 15 мкм, создающих армирующий каркас внутри поры и в межпоровых перегородках.