разное

Исследование процессов кристаллизации стекол и спеков пенообразующих смесей

Образующаяся в процессе вспенивания пеностекла кри­сталлическая фаза значительно ухудшает важнейшие его свойства — объемную массу, водопоглощение и прочность. Это происходит прежде всего вследствие значительного воз­растания локальной вязкости расплава в интервале темерату - ры вспенивания и деструктивных процессов, протекающих на стадиях стабилизации структуры пеностекла и его отжига. Поэтому представляет определенный интерес изучить влияние температуры и состава образцов на изменение их структуры при различных условиях синтеза, а также влияние образо­вавшейся кристаллической фазы на процесс формирования и развития структуры пеностекла.

Химический состав алюмоборосиликатных стекол (по анализу)

Стекло

Si02

А120,

В203

СаО

MgO

Na20

KsO

1

75,00

2,22

1,67

4,45

2,22

12,23

2,22

2

75,70

1,90

2,38

3,81

1,90

12,40

1,90

3

75,70

1,90

1,43

5,70

2,85

10,50

1,90

4

71,80

4,26

2,66

4,26

3,19

11,70

2,13

5

70,30

4,17

1,56

6,25

2,08

13,50

2,09

6

74,20

3,74

2,34

5,60

1,87

10,30

1,87

7

74,20

3,74

1,40

3,74

2,80

12,10

1,87

8

70,30

2,08

2,60

6,25

3,13

13,50

2,09

11

71,71

5,68

1,93

3,99

3,51

11,28

1,90

12

71,10

6,40

1,94

3,76

3,71

11,22

1,78

13

70,52

7,40

1,78

3,33

4,07

11,00

1,76

Примечание. Содержание S03 в стеклах поддерживалось постоянным (0,27—0,30%) за счет ввода в состав шихты сульфата натрия и варки стекол в электрической печи по одинаковому температурно-временному режиму. Содержание Fe203 не определялось, так как для варки стекол применялись химически чистые материалы.

Кристаллизационные свойства стекол оценивали по ре­зультатам электронномикроскопического и рентгенофазового анализов, которые проводили на образцах монолитного стек­ла, а также на спеках. Спеки готовили из порошков стекол, измельченных в мельнице с металлическими мелющими тела­ми до удельной поверхности 6000 см^/г, и подвергали термо­обработке в электрической печи по следующему режиму: наг. рев до 850 °С в течение 2 ч, выдержка при 850 °С в течение 3 ч и охлаждение на воздухе. Для выравнивания теплового прошлого испытуемых стекол образцы монолитного стекла подвергались такой же термообработке, что и спеки пенооб­разующих смесей. Наблюдения проводились на образцах алюмоборосиликатных и алюмомагнезиальных стекол 2Н и 6Н (табл. 7 и 8), по-разному предрасположенных к кристаллиза­ции. Пенообразующие смеси готовились с применением ак­тивной газовой сажи (0,3%), являющейся наиболее чистой добавкой >и не вызывающей усиления кристаллизационных явлений.

Для уточнения роли воды в процессе кристаллизации спе­ки готовились в атмосфере водяных паров и на основе гидра - тированных стекол, содержащих 0,12% связанной воды.

Влияние кристаллизации стекол на формирование струк­туры пеностекла определялось по величине коэффициента Объемного вспенивания (в лодочках [7, 50]), косвенно харак­теризующего взаимосвязь между этими явлениями. Для исключения влияния S03 на вспенивание содержание его во всех стеклах поддерживалось в интервале 0,27—0,29%, что достигалось стабилизацией условий варки стекол и введени­ем в состав шихты одинакового количества сульфата натрия.

Наиболее низкое затухающее вспенивание наблюдается у стекол 1, 2, 6 (рис. 3. 17), несколько более интенсивно, но в коротком интервале температур у стекол 3, 5. Во всех случаях вспененная масса имеет неравномерную структуру, а на ее поверхности образуется плотная спекшаяся корка. После от­жига эти стекла (1,2,5 рис. 3.18) имеют структуру с неболь-

Исследование процессов кристаллизации стекол и спеков пенообразующих смесей

(табл. 8) в интервале температуры ценообразования

Шимк областями микронеоднородностей или расслоение (стекло 3), иногда с единичными кристаллами (стекло 6). При термообработке монолитных стекол образование кри­сталлической фазы наблюдается в интервале температур спекания и вспенивания при 610 °С у стекол 1,2 и несколько позже (735—770 °С) у стекол 3, 5, 6. Количество кристалли­ческой фазы у них, очевидно, различное, поскольку рентгено - фазовый анализ фиксирует ее у стекол 1, 2 (а-кристобалит), а у стекол 3, 5, 6 она не обнаружена. После термообработки измельченных стекол а-кристобалит, девитрит и а-кварц при­сутствуют во всех спеках.

Более интенсивным, возрастающим вспениванием отлича­ются стекла 4, 7, 8 (рис. 3.17), структура пеностекла ячеи­стая, равномерная, на поверхности образуется тонкая корка (стекло 8). Структура стекол включает области микронеодно­родностей размером 0,1—0,7 мкм (стекла 4, 7), иногда ред­кие, мелкие (0,2 мкм) кристаллы а-кристобалита (стекло 8). После термообработки монолитных образцов этих стекол кристаллическая фаза отсутствует, однако в их спеках обна­ружено небольшое количество (составы 4, 7) или следы (со­став 8) а-кристобалита, а-кварца, девитрита (рис. 3.19).

И наконец, интенсивным пенообразованием характеризу­ются стекла 11, 12, 13: у них достигнут максимальный (4— 4,1) коэффициент объемного вспенивания, которое протекает равномерно в широком интервале температуры (830—890°С). Пеностекло в этом случае имеет однородную структуру с ячей­ками величиной 0,4—0,6 мм. В стеклах 12 и 13 отсутствует кристаллическая фаза после термообработки монолитных об­разцов и спеков. Небольшое расслоение, которое замечено в отожженных образцах этих стекол, сохраняется и в спеках.

Наиболее активное вспенивание {Kv — 4,7—4,9) обнаруже­но в пробах на основе гидратированных стекол (составы 12' и 13'), содержащих 0,12% связанной воды. Для этих составов характерно также стремление к максимальному вспениванию при более низкой температуре, что подтверждает наши дан­ные о снижении вязкости расплава в присутствии связанной воды (рис. 3.15). Электронномикроскопическое и рентгено­графическое исследование гидратированных стекол не под­тверждает усиления кристаллизационных явлений в спеках в изученном диапазоне температуры.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о взаимосвязи процесса пенообразования в стеклах с их кри­сталлизационными свойствами. Вспенивание незначительное или затухающее в узком интервале температур характерно для всех стекол, у которых после термообработки формирует­ся кристаллическая фаза. Вспенивание и структура пено­стекла заметно улучшаются в более устойчивых к кристалли-

Исследование процессов кристаллизации стекол и спеков пенообразующих смесей

Зации стеклах, у которых кристаллы в небольшом количестве появляются после термообработки их порошков. Величина до­пустимых размеров кристаллов пс максимальному направле­нию измерения не должна превышать размер частиц, вызыва­ющих изменение вязкости расплава при температуре макси­мума вспенивания. Однако это необходимо только для высо­кокачественного пеностекла, например, предназначенного для эксплуатации в условиях глубокого холода (влагозащитное пеностекло).

Для строительного пеностекла величина отдельных кри­сталлов, очевидно, может быть большей, хотя окончательное мнение по этому вопросу должно быть принято после уточ­нения влияния кристаллической фазы в процессе формирова­ния элементов структуры пеностекла и изучения его сорбци - онных свойств — всдспоглощения, паро- и газопроницае­мости. При этом должны также учитываться данные, полученные при длительных испытаниях изделий и конструкций из пеностекла в натурных условиях.

Исследование алюмомагнезиальных стекол (2Н, 6Н) по­казывает (рис. 3.20 и 3.21) отсутствие кристаллов, которые можно обнаружить использованными для диагностики мето­дами, и наличие небольших рентгеноаморфных областей мик - ронеоднородпостен, связанных, по-видимому, с неполным раз­рушением кремнеземистой решетки в структуре стекла.

Термообработка монолитных образцов исследуемых сте­кол в течение 3 ч при 850 °С с последующим резким охлажде­нием лишь незначительно увеличивает количество областей микронеоднородностей (рис. 3.20, б и 3.21, б), которых значи­тельно больше в спеках пенообразующей смеси (5 = = 6000 см2/г) (рис. 3.20, в). На рентгенограммах стекла 2Н отчетливо проявляются пики, принадлежащие а-кварцу (rf = 3,37) и девитриту (с/= 3,08; 2, 96; 2,76).

Введение газообразователей усиливает процесс кристалли­зации обоих составов стекол. Так, в присутствии мела (1— 2%) происходит образование кристаллов а-кварца (d = 3,37; 2,12), р-кристобалита (rf=4,15), кристаллов, состоящих, по - видимому^ из тридимита и а-кристобалита (rf = 4,06; 3,81), девитрита (d=2,76; 2,64; 2,27), а также волластонита (d= = 2,97; 2,27) (рис. 3.20, е). Углеродсодержащие газообразова­теля (кокс, антрацит, сажа) уменьшают количество кристал­лической фазы в подвергнутых термообработке пенообразую­щих смесях. Особенно отчетливо это проявляется на образ-

Рис. 3.19. Микроструктура алюмоборосиликатных стекол (табл. 8), полу­ченных после термообработки по режиму ^ = 850 "С, т=3 ч: 1 — 8 монолит­ных; 4-0; 7-0; S-0; 11-0 — /3-0 — спеков порошкообразных стекол, Х5000 цах, полученных с использованием газовой сажи — газообра - зователя, наиболее свободного от примесей. Присутствие пиков, принадлежащих p-кристобалиту, на отдельных рент­генограммах (рис. 3.20, г, д) связано, очевидно, с совместной кристаллизацией кристобалита и тридимита, который (триди - мит) фиксирует высокотемпературную форму кристобалита [253—258] при его охлаждении.

Образцы на основе стекла 6Н харатеризуются меньшей степенью закристаллизованности по сравнению с аналогичны­ми образцами на основе стекла 2Н, что объясняется как сни­жением в составе стекла 6Н количества Si02—окисла, вхо­дящего в состав первичной кристаллической фазы [259], так и более высокой вязкостью стекла при одинаковых температу­рах термообработки, что замедляет процесс диффузии ком-

Исследование процессов кристаллизации стекол и спеков пенообразующих смесей

—і----------- 1 [_ і і 1

45 40 35 30 25 20 29

Рнс. 3.20. Рентгенограммы стекол 2Н и 6Н и пенообразующих смесей на их нулят); б — то же, после термообработки; в — то же, при 5 = 6000 см2/г; антрацита; е — то же, с добавкой 2% мела; з — то же, с добавкой 0,3%

Изменение условий термообработки пенообразующей сме­си на основе стекла 2Н введением в атмосферу печи водяных паров (рис. 3.22, б) несколько усиливает выделение кристал­лов кварца и кристобалита, что, по-видимому, объясняется снижением вязкости расплава. Однако при корректировке температуры термообработки (согласно данным рис. 3.15) до уровня, соответствующего равновеликой вязкости стекла, обнаружено ослабление кристаллизационных явлений для стекла, содержащего 0,12% связанной воды (рис. 3.22, в). Это означает, что присутствие водяных паров в пирогшастиче - ском спеке или в атмосфере печи не вызывает усиления кри­сталлизации стекла при вспенивании пеностекла.

Выполненные исследования показывают, что уменьшению количества кристаллической фазы, так же как и линейных размеров отдельных кристаллов, способствует применение стекол, обладающих пониженной склонностью к кристаллиза­ции, и углеродсодержащих газообразователей, а из них тех видов, которые обладают минимальным содержанием приме­сей, способствующих кристаллизации. Поэтому при синтезе стекол для производства пеностекла должны выбираться

Исследование процессов кристаллизации стекол и спеков пенообразующих смесей

^ 40 35 30 25 20 2в

Основе после термообработки (t=850°С; т=3 ч): а — исходное стекло (гра - —дисперсное стекло с добавкой 2% кокса; д — то же, с добавкой 2% газовой сажи; ж — пеностекло с применением антрацита

Исследование процессов кристаллизации стекол и спеков пенообразующих смесей

Исследование процессов кристаллизации стекол и спеков пенообразующих смесей

I_______ I_______ I I 1 I

45 40 35 30 25 20 29

Рис. 3.22. Рентгенограммы пенообразующей смеси на основе стекла 2Н и антрацита при различных условиях термообработки =850 °С, т=3 ч для а, б; 825°С и т=3 ч для в): а — в атмосфере воздуха; б—в атмо­сфере водяных паров; в—стекло с 0,12% связанной воды

Такие, которые в монолите совершенно не кристаллизуются з области температур максимума вспенивания пеностекла и незначительно кристаллизуются (отдельные редкие кристал­лы) в этой же температурной области, находясь з дисперсном состоянии и в присутствии газообразователей.

разное

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.