разное

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

Синтез рационального состава стекла для производства пеностекла связан с рядом трудностей. С одной стороны, до. настоящего времени окончательно не сформулированы требо­вания, которые должны предъявляться к стеклу, предназна­ченному для производства пеностекла, с другой — влияние окислов стекла на отдельные его свойства в многокомпонент­ной системе ввиду ее сложности недостаточно изучено. Поэто­му при проектировании состава стекла в каждом конкретном случае необходимо учитывать свойства, имеющие первостепен­ное значение. Выше (см. гл. Ill—VI) было показано, что при определении пригодности стекла того или иного состава кри­териями оценки могут быть закономерности изменения реоло­гических и кристаллизационных свойств в области между тем­пературой начала спекания стекла и максимума вспенивания пеностекла, химическая устойчивость и содержание окисли­тельных компонентов. Этот принцип оценки был положен в ос-

Вулканических стекол

По массе

CaO

MgO

Као №2о

М

О

С S

S03

HsO

(связан­ная)

П. п.п.

0,7—0,81

0,79—0,84

2,3-3,9

0,09

0,39-0,83

0,17-0,3

3,26—3,81

1,1

0,4

3,0-5,1 8,3

0,08

0,31

0,50

1,0-1,8

0,27-0,68

0,47-1,89

0,12

0,7—2,33

6,1-6,75

3,0—4,0

1,5—2,5

0,1—1,5

2,0—2,5

2,5-6,7

2,5-7,0

Таблица 33

Отходов производства и их стоимость

% по массе

Д

К с о о

РгОа

ТЮ,

CaO

MgO

Na20

К, о

П. п.п

Я 1

Я. 1

_

0,42

6,88

3,00

3,40

2,61

6,93

0-83

0,55

4,40

1,30

6,26

5,99

3,38

1-50

0,59

0,24

4,50

4,28

1,2

0-94

0,45 0,18

0,43

0,50 1,40 29,81 21,00

0,23 0,53 3,32 1,60

5,28 12,44

2,36 7,26

1,16 1,05 8,60 2,30

0-96 3—00 28-00 32-00

Na20 и Si02 — А120з — Fe203 — CaO — MgO — Na20, наибо­лее полно отражающих химический состав изученных сырье­вых материалов (см. табл. 32 и 33). Исследовалась трехкомпонентная система Si02 — А1203 — Na20, в которую вводились другие окислы. Содержание Si02, AI2O3 и Na20 в исходных составах и расположение их на диаграмме состо­яния показаны на рис. 7.1.

Стеклообразование и свойства синтезированных стекол изу­чались в следующих сечениях:

* SiO„ • у А1203 • 10 (CaO + MgO) • zNa20,

* SiO, • у А1203• 2,5Fe203 • 10 (CaO - г MgO) • zNa20,

Х Si02 • у А1203 • 5Fe203 • 10 (CaO + MgO) • zNaaO,

Х Si02 • у Al203 • 2,5Fea03 • 7,5 (CaO - f MgO) • zNa20,

*Si02 • у A1203 • 2,5Fe203• 5 (CaO + MgO) • zNa,0

В области составов, содержащих 40—75 S1O2; 2,5—ЗО АІ2О3; 0—5 Fe203; 5—10 (CaO+MgO); 10—20% Na20 (табл. 34). Соотношения CaO : MgO приняты равными 1,5:1; 3:1 и 4,5 : 1.

В приведенных сечениях системы наблюдается переход стекол из поля первичной кристаллизации тридимита-дивитри - та в поле волластонита-плагиоклаза-диопсида.

Такой выбор составов позволил охватить большую группу стекол, представляющих интерес для получения пеностекла, а также выявить возможность максимального введения в ших­ту для варки стекол выбранных сырьевых материалов.

SiO,

/тл

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

Рис. 7.1. Расположение области составов синтезированных стекол на диа­грамме состояния системы Na20—А120,;—Si02

Составы изученных высокоглииоземистых стекол в системе

Si02—А1203—Fe^Os—CaO—MgO—Na,0

Содержание окислов, % по массе

Серия

An

П

О

II

Si02

A12Os

0?

CaO

MgO

NasO

К 8

Д.

І

1—59

75,0-40,0

2,5-30,0

6,0

4,0

10,0-20,0

И

1—33

72,5-42,5

2,5—27,52,5

6,0

4,0

12,5—17,5

Ш

1—33

70,0—40,0

2,5-27,5

5,0

6,0

4,0

12,5-17,5

1-9

75,0-65,0

2,5— 7,5

_

7,5

2,5

12,5-17,5

На

1-9

72,5 - 62,5

2,5— 7,5

2,5

7,5

2,5

12,5-17,5

Ша

1-9

70,0—60,0

2,5- 7,5

5,0

7,5

2,5

12,5—17,5

IV

1-9

75,0—70,0

2,5— 7,5

2,5

4,5—6,14

3,0-1,36

15,0

V

1-9

72,5—67,5

2,5- 2,7

2,5

3,0—4,1

2,0-0,9

15,0

В результате проведенных исследований построены диаг­раммы зависимости свойств стекол от их состава, на которых нанесены изотермы стеклообразования (рис. 7.2), температу­ра начала размягчения (рис. 7.3 и 7.4) и поля кристаллизации (рис. 7.5).

В системе Si02 — А120з — Fe203 — CaO — MgO — Na20 имеется обширная область легкоплавких стекол, которые при­годны для получения пеностекла (рис. 7.6).

Расположение изотерм на диаграммах (рис. 7.2 и 7.3) по­казывает, что температура стеклообразования снижается с возрастанием в составе окисей кальция и железа и повышает­ся с увеличением кремнезема и окиси алюминия. Влияние оки­си магния более сложно. По проведенному нами исследованию путем изучения диаграмм состояния о роли MgO судить трудно.

На основе исследования фазового состава продуктов кристаллизации высокоглиноземистых стекол также были уста­новлены некоторые закономерности. В частном сечении систе­мы, не содержащем окислов железа, при кристаллизации сте­кол выделяется в основном мономинеральная фаза в виде пла­гиоклаза и диопсида, причем плагиоклаз выделяется на участках системы с повышенным содержанием алюминия. С увеличением содержания магния расширяются границы кри­сталлизации диопсида, с уменьшением количества алюминия составы смещаются в область кристаллизации диопсида. При этом фигуративные точки составов переходят через область стекол, которые проявили минимальную кристаллизационную способность. Эти стекла относятся к пограничному слою между фазовыми полями.

В некоторых составах, относящихся к разным участкам диаграммы, были Обнаружены кристаллы кристобалита, при-

Сутствие которых объясняется недостаточно полной ассимиля­цией отдельных зерен кварцевого песка в шихте и полиморф­ным его превращением во время варки стекла.

При повышенном содержании окиси железа область некри- сталлизующихся стекол в изученном диапазоне температур сужается, смещаясь в зону кристаллизации магнетизма. Повы­шение окиси алюминия до 12,5% способствует снижению кри­сталлизационной способности, при этом температура нижнего предела кристаллизации сдвигается в область более высоких ее значений (860—870°С). В стеклах, содержащих 2,5 и 5% Fe?_03, указанная температура понижается до 750—820°С при 15% "и более А1203 (рис. 7.6).

Стекла с пониженным содержанием щелочноземельных окислов (5—7,5%) не кристаллизуются в интервале темпера­тур 600—1000 °С при содержании А1203 до 7,5%.

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

О 2р

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

5 Ге203

Рис. 7.2. Области стеклообразования в системе Si02—AI2O3—Fe203—CaO— MgO—Na2Or a—стекла серии I, составы 1-59; б—II, составы 1-33; в—III, составы 1-33 (табл. 34)

Вязкость изученных стекол в области температуры спека­ния стекла н вспенивания пеностекла близка аналогичной за-

To 20 30 tO

О

10 20 ЗО 00 2,5

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

5 t5 25 35

25 5Fez 03

Рис. 7.3. Температура начала размягчения стекол системы Si02—AI2O3— Fe203—CaO—MgO—Na20. Обозначения те же, что и на рис. 7.2

Висимости эталонного стекла (ВВС). Кривые вязкости стекол сдвигаются в область более высоких значений температуры с увеличением в стекле окиси алюминия.

Установлено, что при проектировании составов высокогли­ноземистых стекол, пригодных для производства пеностекла, содержание R2O3 и RO в стекле должно определяться также с учетом влияния их на химическую устойчивость. Для сохра­нения кислотоустойчивости стекол на уровне 0,5% (потери массы стекла в 2н. НС1) необходимо ограничивать содержание АЬ03 до 12,5% и уменьшать сумму RO до 5—7% в основном за счет MgO. Аналогичная зависимость обнаружена и при изу­чении кристаллизационных свойств стекол.

Стекла, содержащие 60—72,5 Si02; 2,5—15 А1203; 0—2,5 Fe203; 4,5—6 CaO; 1,5—3,5 MgO; 12,5—15% Na20, по физико- химическим свойствам удовлетворяют всем требованиям по­рошковой технологии получения пеностекла. На их основе по­лучено качественное пеностекло.

12 Ч4

3__ ,

5

7,5 10 CaO ■MgO=3V

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

5 7,5 10 CaO: Ид Q=/i5-/

Рис. 7.4. Зависимость температуры начала размягчения высокоглиноземи­стых стекол от химического состава при г) = 10и пз (составы см. в табл. 34): а — при замене Si02 на А1203 (/—12,5; 2—15; 3—17,5% Na20); б — Si02 на Fe203 (/—20; 2—15; 3—10; 4—5; 5—2,5% А120,); в — Si02 на RO (/—7,5;

2—5; 3—2,5% А1203)

В результате исследования пенообразования в смесях на основе высокоглиноземистых стекол и углеродистых газообра­зователей и обобщения экспериментальных данных получены интерполяционные уравнения, характеризующие зависимость температурно-временного фактора вспенивания пеностекла от состава стекла:

Тх = 9,5—1,75х1 + 4,5x2 + xtx2 (7.1)

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

Рис. 7.5. Кристаллизационная способность высокоглиноземистых стекол си­стемы S1O2—А1203—Fe203—CaO—MgO—Na20: 1—стекло не кристаллизу­ется; 2—кристаллическая пленка; 3 — кристаллическая корка; 4 — сплош­ная кристаллизация (выдержка при заданной температуре б н)

Для стекол, содержащих 2,5—7% А1203, в интервале темпера­туры максимума вспенивания 824-^844 °С и

Т2 = 13,25 — г^Ч 6,25х2 + Xjx2 (7.2)

S>: о і

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

A z,5

Для стекол, содержащих 10—15% А1203, в интервале темпера­туры максимума вспенивания 870—910 °С, где Ті и т2— про­должительность вспенивания пеностекла, мин-, х\ — темпера­тура максимума вспенивания; х2 — содержание А1203 в исход­ном стекле, %.

Синтез и исследование свойств стекол в системе Si02—А1203—Fe,03—CaO—MgO—Na20[7]

Рис. 7.6. Зависимость температуры нижнего предела кристаллизации высо­коглиноземистых стекол (табл. 34) от изменения содержания А1203, вводи­мого за счет Si02 при отсутствии Fe203 (a); Fe203—2,5 (б) и 5% (в): 1 — граница нижнего предела температуры криталлизации опытных стекол, со­держащих 12,5% Na20; 2 — то же при 15% Na20; 3 — температура макси­мума вспенивания пеностекла

2. Исследование зависимости состав—свойства в системе Si02—А120з—CaO—MgO—Na20— К20 [8]

Разработка оптимальных с экономической и технологи­ческой точки зрения составов стекла, предназначенных для по­лучения различных видов пеностекла (строительного, декора­тивно-акустического, со специальными свойствами), вызвала необходимость исследования зависимости некоторых свойств стекла от химического состава и последующую оптимизацию составов путем графического анализа полученных моделей и компромиссного их решения для выбранных свойств. Исследо­вание было проведено в системе Si02 — А120з — CaO — MgO — Na20 — К20, в которой нами [3, 115], а также други­ми авторами [1, 7, 12, 45, 60, 92, 140, 237] получено пеностек­ло с широким диапазоном физико-химических свойств.

Результаты, полученные при исследовании свойств высо­коглиноземистых стекол в системе Si02 — АЦО3 — Fe203 — CaO — MgO — Na20, а также анализ литературных данных

Уровни изменения окислов

Xi

Факторы (окислы)

Уровни,

Xl

Хі

+1

0

—і

Хг—Si02

5,0 70

4,643 65

4,286 60

Х2--- А1а03

1,071 15

0,714 10

0,357 5

Xz—CaO

0,571 8

0,429 6

0,286 4

Х4— MgO

0,429 6

0,286

4

0,143 2

*Б-КаО

0,143

0,071

0

2

1

0

Указывают на отрицательное влияние окислов железа на кри­сталлизационные свойства стекла, что затрудняет получение специальных видов пеностекла. С использованием для варки высокоглиноземистых стекол щелочеглиноземсодержащего сырья в их состав дополнительно вводится окись калия, при этом изменяются реологические свойства стекол в области температур формирования пеностекла, химическая устойчи­вость и кристаллизационная способность.

С другой стороны, при поиске решений рецептурно-техно­логических задач, связанных с разработкой новых материалов с заданными свойствами, а также более широким использова­нием недефицитного сырья в промышленности, наряду с ка­чественным целесообразно и количественное описание зависи­мости состав — свойства. Применение в этой связи методов математико-статистического планирования и обработки экспе­римента обеспечивает не только значительное сокращение объема исследовательских работ, но и более точную техноло­гическую интерпретацию полученных моделей.

Область системы для исследования (в частях по массе): 60—70 Si02; 5-15 А1203; 4—8 MgO; 14 Na20; 0—2 К20 вы­брана на основе предварительной информации по синтезу высокоглиноземистых стекол [3], а также исходя из техноло­гической и экономической целесообразности процесса произ­водства пеностекла. В качестве независимых параметров рас­сматривались окислы Si02, АЬОз, CaO, MgO, K20 при *Na20 =14. Уровни ИХ ИЗМЄНЄНИЯ (Xj) в частях по массе при­ведены в табл 35.

Для описания зависимости состав — свойства в выбранной области системы полиномиальной пятифакторной моделью вто­рого порядка исильзовался /)-оптимальный план размерности К-5 типа HaS) обладающий симметричным расположением то­чек в факторном пространстве н позволяющий получить неза; внсимые оценки для всех коэффициентов модели. Применение данного плана весьма экономично [181], так как он миними­зирует ошибки определения параметров и в то же время для определения 20 эффектов содержит лишь 27 опытных точек (главную полу реплику ПФЭ 25~1, 10 звездных точек при а=±1 и одну центральную). Для расчета и получения мате­матической полиномиальной модели использовались бланки - алгоритмы *. Химический состав Синтезированных стекол при­веден в табл. 36.

Параметрами выхода реализованного нами плана явились искомые свойства стекла: химическая стойкость по отношению к 2н. НС1 — r/i, к Н20 — у2; вязкость (Igrj) при 800 °С—г/3; 850—г/4, 900 — уъ\ градиент вязкости (Algrj) при 800— 900 °С — г/6; нижний предел температуры кристаллизации (Тк. к) — г/7.

Анализ результатов эксперимента. Для определения фактиче­ской ошибки воспроизводимости (5воСП) результаты эксперимента по каждому из параметров были подвергнуты дисперсионному анализу. Проверка однородности ряда из оценок дисперсий осу­ществлялась с помощью критерия Кохрена [181]. Коэффициенты полиномиальных моделей для каждого из искомых свбйств (уи) были рассчитаны по результатам средних значений измерений опытов.

Проверку адекватности моделей и их информационной способ­ности проводили сравнением величин FBa и Fn с их табличными значениями (Рна = SL : Si, S2ua — дисперсия неадекватности; Si— ошибка опыта; Fu--=S2{y}: S?,a) и при Fwa < FTa6л заключали об адекватности модели, при Fu > FTабл — об ее инс|юрмационной по­лезности. Критические величины коэффициентов моделей йкр рас­считывали при уровнях значимости а=0,05 (уг, у2, у-) и а=0,10 (у3, уі% уь, уъ) на основе найденных значений ошибок воспроизво­димости. Коэффициенты bt и btj в случае их незначимости уда­ляли из модели, если же часть Ъп оказывалась незначимой, то конечную модель пересчитывали, так как Ьи связаны между со­бой и с Ь0. По полученным моделям определяли расчетные значе­ния свойств уп и их отклонения от экспериментальных АУ=У„—У„-

Разработаны и рекомендованы токтором технических наук В. А, Возне­сенским

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.