Применение ценосфер энергетических зол для создания огнеупорного покрытия | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Захаров В. А., Кулешов Д. А., Фисенко Т. Е., Федяева О. А. Применение ценосфер энергетических зол для создания огнеупорного покрытия // Молодой ученый. — 2015. — №23. — С. 287-289. — URL https://moluch.ru/archive/103/23720/ (дата обращения: 20.10.2018).

 

В работе с использованием комплекса методов определены физико-химические характеристики ценосфер: дисперсионный состав, насыпная плотность, pH водной суспензии, удельный вес, тепловой эффект реакции взаимодействия с водой. Составлен рецепт водно-дисперсионной краски на основе ценосфер. Установлено, что введение минеральных добавок стабилизирует водно-дисперсную композицию и препятствует её расслоению. Проведены испытания двухслойного покрытия при воздействии высоких температур. Отмечено изменение его цвета и фактуры. Определён коэффициент теплопроводности двухслойного покрытия.

Ключевые слова:жидкая тонкослойная термоизоляция, огнестойкость, краска, ценосферы.

 

Ценосферы — это полые стеклокристаллические алюмосиликатные микросферы, которые образуются в составе золы уноса при сжигании углей на тепловых электростанциях [1–3]. Они накапливаются в виде всплывающего шлама в специальных котлованах. Ценосферы являются хорошим наполнителем при производстве изделий из пластмасс, гипса, керамики, облегченных цементов и др. Изделия с их добавлением обладают повышенной износостойкостью, легкостью, высокими изоляционными свойствами и низкой стоимостью [3, 4].

Целью нашей работы явилась разработка состава водно-дисперсионной краски на основе ценосфер, защищающей покрываемые поверхности от возгорания и воздействия агрессивных сред. Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи: определить дисперсионный состав ценосфер, насыпную плотность, pH водной суспензии, фракционное разделение в гексане, тепловой эффект реакции взаимодействия с водой; cоставить рецепт краски; испытать устойчивость краски к воздействию высоких температур; определить коэффициент теплопроводности двухслойного покрытия. Поставленные задачи были решены применением комплекса методов. Гранулометрические характеристики ценосфер изучали микроскопическим методом, который заключался в визуальном определении размеров, числа и формы частиц в поле зрения микроскопа [5]. Фракционирование частиц осуществляли разделением в поле тяжести с использованием гексана в качестве дисперсионной среды. Насыпную плотность частиц определяли в соответствии с ГОСТ 10898–64. pH водной суспензии определяли с помощью pH-метра АНИОН 4100. Тепловой эффект реакции взаимодействия ценосфер с водой изучали на учебно-лабораторном комплексе «Химия». Коэффициент теплопроводности краски определяли калориметрическим методом.

Результаты дисперсионного анализа ценосфер представлены на рис.1. Среднечисленный радиус частиц составил 318,2 мкм, коэффициент полидисперсности k < 1.

В табл. 1 представлены результаты определения физико-химических характеристик ценосфер. Согласно полученным данным, 78,8 % частиц имеют удельный вес менее 1, но более 0,6548 г/см3, остальные 21,2 % — менее 0,6548 г/см3. Разделение на фракции происходило в течение одной минуты. Значение насыпной плотности ценосфер составляет 400,7±0,94 кг/м3 и находится в согласии с литературными данными [3, 4]. Измерения pH водной суспензии с частичной концентрацией 1 г/ 25 мл показали щелочной характер среды (рис. 2). Постоянное значение pH устанавливается течение 10 минут. Взаимодействие ценосфер с водой сопровождается незначительным поглощением тепла. Принимая во внимание щелочной характер водной суспензии ценосфер и наличие в их составе силикатов натрия и калия, можно предположить, что отрицательный тепловой эффект может быть обусловлен гидролизом этих солей:

K2SiO3 + HOH ↔ KOH + H2SiO3; Na2SiO3 + HOH ↔ NaOH + H2SiO3.

G:\kolbasa\Дипломы\Импульс\Огнеупорное покрытие\цен1.jpg

Рис. 1. Интегральная кривая распределения частиц по размерам

 

Таблица 1

Физико-химические характеристики ценосфер

Массовая доля всплывающих частиц в гексане, %

21,2

Массовая доля тонущих частиц в гексане, %

78,8

Время разделения суспензии на фракции в гексане, с

60

Насыпная плотность, кг/м3

400,7

pH водной суспензии

8,44

Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

0,14

Тепловой эффект взаимодействия с водой, кДж/г

- 0,117

 

G:\kolbasa\Дипломы\Импульс\Огнеупорное покрытие\цен2.jpg

Рис. 2.Изменение pH водной суспензии ценосфер со временем перемешивания

 

Определив необходимые физико-химические характеристики ценосфер, нами был разработан рецепт водно-дисперсионной краски. Ввиду того, что ценосферы гораздо легче воды и при введении их в водные растворы быстро всплывают, то введением специальных добавок удалость достигнуть стабилизации водных суспензий и получить устойчивую к расслоению водную композицию. На рис. 3 представлены фотографии металлической детали, покрытой водно-дисперсионной краской на основе ценосфер до и после отжига. В результате отжига при 873 К покрытие изменило цвет, фактуру, но от детали не отслоилось. Коэффициент теплопроводности двухслойного покрытия соответствует литературным данным [3, 4].

Рис. 3. Металлическая деталь, покрытая краской при комнатной температуре (а), и после отжига при 873 К в течение 30 мин (б)

 

Таким образом, в результате проведённых исследований нами определены физико-химические характеристики ценосфер ТЭЦ-5 (г. Омск) и разработан рецепт водно-дисперсионной краски для огне- и теплозащиты.

 

Литература:

 

  1.                Чайка, Е. А. Новые технологии переработки отходов в электроэнергетике / Е. А. Чайка, Т. Д. Левицкая, Ю. А. Лайнер и др. // Российский химический журнал. 1994. — Т. 38 — № 3. — С. 82–85.
  2.                Охотин, В. Н. Комплексная переработка зол от сжигания подмосковных углей с выделением ценных компонентов / В. Н. Охотин, В. И. Медведев, Ю. А. Лайнер и др. // Энергетическое строительство. 1994. — № 7. — С.67.
  3.                Архипов, И. И. Современные теплоизоляционные материалы: обзор / И. И. Архипов, А. Б. Кисеньгорф, Г. В. Красноваи др. М.: Химия, 1980. — 286 с.
  4.                Феднер, Л. А. Трудносгораемый теплоизоляционный материал / Л. А. Феднер, М. А. Суханов, М. Я. Шпирт// Строительные материалы. — № 3. -1995. -С. 22–23.
  5.                Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. — Под ред. Ю. Г. Фролова и А. С. Гродского. — М.: Химия, 1986. — 216 с.
Основные термины (генерируются автоматически): водная суспензия, HOH, насыпная плотность, коэффициент теплопроводности, двухслойное покрытие, водно-дисперсионная краска, тепловой эффект реакции взаимодействия, дисперсионный состав, массовая доля, металлическая деталь.


Ключевые слова

жидкая тонкослойная термоизоляция, огнестойкость, краска, ценосферы

Похожие статьи

Плотность упаковки и дефектность структуры компоноров

Плотность образцов определили методом гидростатического взвешивания в водно-спиртовом растворе.

Аномальное снижение плотности и увеличение дефектности литьевых образцов может быть связано с термическими коэффициентами расширения полимерной матрицы и...

Оценка применимости методов определения коэффициента...

Ключевые слова: эксперимент; коэффициент теплопроводности; теплоизоляция; жидкие сверхтонкие покрытия; тепловая защита.

Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности тонкая металлическая пластина практически не влияет на результаты...

Влияние биологически активных веществ на физико-химические...

Хыдырова С. А. Влияние природы и состава дисперсионной среды на формирование тиксотропных структур в суспензиях

Влияние содержание бора и фосфора на физико-химические и каталитические свойства H-ультрасила в реакции этилирования этилбензола.

Изучение и разработка технологии получения водоугольной...

Состав и свойства ВУТ обеспечивают сохранность окружающей среды — почвы, водного и

Насыпная плотность подсушенного и размолотого топлива (топливной пыли) зависит от

Авторами была рассчитана массовая доля минералных примесей содержащихся в угольной...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Различное тепловое расширение двух металлов приводит к тому, что при нагревании до определенной температуры может произойти растрескивание и отслаивание металлического покрытия [1]. Таблица 1. Коэффициент линейного расширения для различных металлов

Исследование адсорбционных свойств мицелия базидиомицета...

На поверхности могут происходить различные химические взаимодействия с образованием

Рис. 2. Зависимость адсорбции ионов мицелия от рН.: 1 — водная дисперсия мицелия; 2

10. Родионова Е. Ю., Дмитриева И. Б., Чухно А. С. Влияние состава дисперсионной среды на...

Жаростойкие покрытия на основе системы SiC-B4C: синтез...

Карбид кремния обладает невысокой плотностью (3.21 г/см3), высокой эррозионной

Имеет очень низкий коэффициент теплового расширения(4,0·10−6K), температура плавления

На границе покрытия с подложкой в результате химического взаимодействия образуется...

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Да и вообще достаточен или избыточен эффект самоуплотнения устанавливаемый по диаметру расплыва

Рис. 1 Виды металлической фибры, применяемой при подборе состава.

Осадка конуса при добавлении фибры несколько понижается, благодаря адсобции водного раствора.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Плотность упаковки и дефектность структуры компоноров

Плотность образцов определили методом гидростатического взвешивания в водно-спиртовом растворе.

Аномальное снижение плотности и увеличение дефектности литьевых образцов может быть связано с термическими коэффициентами расширения полимерной матрицы и...

Оценка применимости методов определения коэффициента...

Ключевые слова: эксперимент; коэффициент теплопроводности; теплоизоляция; жидкие сверхтонкие покрытия; тепловая защита.

Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности тонкая металлическая пластина практически не влияет на результаты...

Влияние биологически активных веществ на физико-химические...

Хыдырова С. А. Влияние природы и состава дисперсионной среды на формирование тиксотропных структур в суспензиях

Влияние содержание бора и фосфора на физико-химические и каталитические свойства H-ультрасила в реакции этилирования этилбензола.

Изучение и разработка технологии получения водоугольной...

Состав и свойства ВУТ обеспечивают сохранность окружающей среды — почвы, водного и

Насыпная плотность подсушенного и размолотого топлива (топливной пыли) зависит от

Авторами была рассчитана массовая доля минералных примесей содержащихся в угольной...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Различное тепловое расширение двух металлов приводит к тому, что при нагревании до определенной температуры может произойти растрескивание и отслаивание металлического покрытия [1]. Таблица 1. Коэффициент линейного расширения для различных металлов

Исследование адсорбционных свойств мицелия базидиомицета...

На поверхности могут происходить различные химические взаимодействия с образованием

Рис. 2. Зависимость адсорбции ионов мицелия от рН.: 1 — водная дисперсия мицелия; 2

10. Родионова Е. Ю., Дмитриева И. Б., Чухно А. С. Влияние состава дисперсионной среды на...

Жаростойкие покрытия на основе системы SiC-B4C: синтез...

Карбид кремния обладает невысокой плотностью (3.21 г/см3), высокой эррозионной

Имеет очень низкий коэффициент теплового расширения(4,0·10−6K), температура плавления

На границе покрытия с подложкой в результате химического взаимодействия образуется...

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Да и вообще достаточен или избыточен эффект самоуплотнения устанавливаемый по диаметру расплыва

Рис. 1 Виды металлической фибры, применяемой при подборе состава.

Осадка конуса при добавлении фибры несколько понижается, благодаря адсобции водного раствора.

Задать вопрос