Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Мирюк О.А., д.т.н.

Рудненский индустриальный институт, Казахстан

Влияние техногенных наполнителей

на структурообразование при обжиге стеклошихты

 

Приоритетом исследований в области силикатных теплоизоляционных материалов являются разработки, связанные с использованием новых сырьевых материалов, разработкой на их основе составов стекольных  шихт, обеспечивающих получение качественной продукции, экономию природных сырьевых и топливных ресурсов [1, 2].

Цель работы – исследование кремнеземсодержащих техногенных добавок на термические структурные превращения при обжиге стекольной шихты.

Для приготовления стекольной шихты использован тонкомолотый            бой тарного стекла. Для обеспечения пластичного состояния формовочной  массы использовано жидкое стекло в количестве 40 %, которое одновременно послужило порообразующим компонентом.

В работе использованы добавки техногенного происхождения: металлургические шлаки, отходы различных стадий обогащения скарново-магнетитовых руд (хвосты сухой и мокрой магнитной сепарации СМС и ММС), пыль электрофильтров цементных печей, керамзитовая пыль; природные материалы: глины, лигнит-боксит, горючие сланцы.

Стеклопорошок тщательно перемешивали с добавками и затворяли жидким стеклом в количестве 35% массы. Температура обжига шихт 850 0С.

Кратность уменьшения плотности рассчитывается путем деления плотности до обжига на плотность обожженного образца. Результаты экспериментов приведены в таблице 1 и на рисунках 1 и 2.

Анализ характеристик материалов позволил  отдать предпочтение добавкам, которые обеспечивают равномерную пористость, интенсифицируют процесс вспучивания: хвосты ММС, шлак и горючие сланцы.

При введении в стекольную шихту глины, лигнит-боксита, хвостов СМС, пыли электрофильтров образуется неравномерная структура с открытыми и  сообщающимися порами, которая увеличивает водопоглощения и ухудшает       теплозащитные свойства.

 

Таблица 1 – Влияние добавок на свойства стекломатериала

Вид добавки

Плотность

исходной

 массы,

кг/м3

Кратность

уменьшения

плотности массы

после обжига

Коэффициент вспучивания

Без добавки

1715

5,7

0,20

Глина

1730

6,2

0,20

Лигнит-боксит

1670

6,7

0,21

Горючие сланцы

1590

8,3

0,2

Хвосты СМС

1690

6,2

0,15

Хвосты ММС

1715

5,4

0,22

Пыль электрофильтров

1530

5,2

0,22

Керамзитовая пыль

1600

5,5

0,20

Шлак металлургический

1715

5,8

0,20

 

Рисунок 1 – Влияние вида добавки на плотность обожженной стекломассы

  

 

Рисунок 2 – Структура вспученной стекломассы с различными добавками

 

Для оптимизации концентрации добавок в стекольной шихте исследованы сырьевые массы с различным содержанием добавок. Для обжига принят интервал температуры с наиболее вероятными преобразованиями в шихтах.

Результаты исследований приведены в таблицах 2 – 4.

Для обеспечения высокой равномерной пористости стекломатериала             содержание добавки целесообразно ограничить 30 %. Наименьшее значение плотности стекломассы при введении шлака – 270 кг/м3 при содержании добавки 20 %; при добавлении 30 % хвостов ММС – 360 кг/м3; при введении 20 %. горючих сланцев 250 кг/м3  (рисунок 3). При увеличении содержания добавок свыше 40 % наблюдается рост плотности образцов, ухудшение структуры.

Таблица 2  –  Влияние металлургического шлака свойства стекломассы

 

Состав сырьевой шихты, %

Плотность

исходной

массы,

кг/м3

Кратность

уменьшения

плотности массы

после обжига

Коэффициент вспучивания

стеклобой

шлак

металлургический

100

0

2070

5,5

0,20

90

10

2350

8,7

0,15

80

20

2230

7,8

0,15

70

30

2155

4,0

0,42

60

40

2220

3,2

0,30

50

50

2170

2,2

0,56

40

60

2145

1,6

0,70

30

70

2430

1,6

0,80

20

80

2340

1,5

0,83

10

90

2150

1,1

0,93

0

100

2350

1,3

0,95

 

Таблица 3 –  Влияние хвостов ММС свойства стекломассы

 

Состав сырьевой шихты, %

Плотность

исходной

массы,

кг/м3

Кратность

уменьшения

плотности

массы

после обжига

Коэффициент вспучивания

стеклобой

хвосты ММС

100

0

1750

3,4

0,35

90

10

2000

5,2

0,23

80

20

2070

5,6

0,21

70

30

2200

5,3

0,23

60

40

1850

1,9

0,60

50

50

2335

1,6

1,00

40

60

2320

1,3

1,00

30

70

2540

1,3

1,00

20

80

2450

1,1

1,00

10

90

2570

1,1

1,00

0

100

2560

1,1

1,00

 

 

Таблица 4  –  Влияние горючих сланцев свойства стекломассы

 

Состав сырьевой шихты, %

Плотность

исходной

массы,

кг/м3

Кратность

уменьшения

плотности массы

после обжига

Коэффициент вспучивания

стеклобой

горючие сланцы

100

0

1975

5,4

0,10

90

10

1870

7,4

0,20

80

20

1615

6,1

0,22

70

30

1875

3,8

0,35

60

40

1810

3,9

0,55

50

50

1800

2,3

0,60

40

60

1860

2,7

0,60

30

70

2035

2,7

1,00

20

80

2000

2,1

1,00

10

90

1960

1,8

1,00

0

100

1690

1,2

1,00

 

Рисунок 3 – Влияние концентрации добавок на плотность обожженной массы

 

Выводы. Пирогенные структурные превращения в стекольной шихте              зависят от состава и концентрации кремнеземсодержащей добавки.

Литература:

1. Казанцева, Л.К. Особенности изготовления пеностекла из цеолитщелочной шихты / Л.К. Казанцева, В.С. Соболева // Стекло и керамика. – 2013. – № 8. – C. 3 – 7.

2. Кетов, А.А. Тенденции развития технологии пеностекла / А.А. Кетов,  И.С. Пузанов, Д.В. Саулин // Строительные материалы.– 2007. – № 9. –                       С. 28 – 31.