Бұл мақалада көбікті шыныны синтездеуде негізгі компонент ретінде шөгінді тау жыныстарын қолдану мүмкіндігі қарастырылған. Осы мақсатта жұқа түйіршікті құрылымы және полиминералды құрамы бар Тасқала кен орнының опокасы негізінде тәжірибелік үлгілер синтезделді.
Кілт сөздер: көбікті шыны, табиғи шикізат, кеуекті құрылым, опока.
В данной статье рассмотрена возможность применения осадочной горной породы в качестве основного компонента при синтезе пеностекла. С этой целью были синтезированы опытные образцы на основе опоки Таскалинского месторождения, имеющей тонкозернистое строение и полиминеральный состав.
Ключевые слова: пеностекло, природного сырье, пористая структура, опока.
Көбікті шыны — бұл құрылыс индустриясында оқшаулау ретінде белсенді қолданылатын бейорганикалық кеуекті материал. Оның қасиеттерінің ерекше палитрасы тұтынушы үшін көбікті шынының жоғары бәсекеге қабілеттілігі мен сұранысын анықтайды, сонымен қатар көбікті шыныны барлық белгілі құрылыс материалдарымен тамаша үйлестіруге мүмкіндік береді. Оқшаулағыш материалдар нарығын дамытудың маңызды аспектісі өнімнің өзіндік құнын төмендету кезінде оның пайдалану қасиеттерін оңтайландыру болып табылады. Қазіргі уақытта осы мәселелерді тиімді шешу үшін дәстүрлі шикізат компоненттерін ұқсас химиялық құрамы бар қол жетімді табиғи заттарға ауыстыру сәтті қолданылуда. Көбік әйнегін синтездеу кезінде шикізат ретінде мынадай шикізат материалдарын қолдануға болады: шыны өндірісінің қалдықтары, терезе немесе ыдыс әйнегінің сынығы, арнайы дәнекерленген шыныдан жасалған түйіршік, құрамында сілтісі бар жеңіл балқитын тау жыныстары [1–4]. Көбікті шыныны синтездеудің стандартты технологиясында сұрыпталмаған әйнек қалдықтары негізгі компонент ретінде жиі қолданылады, бірақ белгілі болғандай, оның құрамының гетерогенділігі тұрақты қасиеттері бар көбікті шынының кез-келген түрін алу кезінде айтарлықтай қиындықтарға әкеледі. Сонымен қатар, дәл белгіленген химиялық құрамы бар арнайы шыныны пісіру тапшы материалдар мен үлкен уақыт резервінің болуын талап ететін жоғары энергияны қажет ететін процесс болып табылады [3]. Опал-кристобалитикалық жыныстарды негізгі компоненті ретінде пайдалану өзекті, атап айтқанда, бұл мақалада опока — шөгінді тау жынысы негізінде көбікті шыны синтезінің нәтижесі келтірілген. Оның құрамына саз, құм және т. б. қоспалары бар аморфты ұсақ түйіршікті кремнеземнің 97 % — на дейін кіреді. Опал-кристобалитикалық шикізаттың басты артықшылығы — реакциялық аморфты фазаның көп мөлшері — аморфты SiO 2 (70 % дейін). Мұндай кремнийдің биогендік құрылымы оның қасиеттері мен жасанды түрде алынған аморфты кремний диоксиді мен ұсақ кристалды кварцтың қасиеттерінен айырмашылығын анықтайды. Кремнийдің оттегімен жоғары жақындығына қарамастан, кремнийдің опалкристобалитикалық жыныстардың балқу температурасы кварцтың балқу температурасынан (1713–1728 °C) төмен (1500–1550 °C), бұл осы жыныстарды шыны бұйымдары мен шыны негізіндегі бұйымдар өндірісінде пайдалануға мүмкіндік береді. Атап айтқанда, бұл қасиеттер жиынтығы төмен температуралы термиялық көбіктену әдісімен бір сатылы технология бойынша табиғи шикізат негізінде көбікті шыны өнімін синтездеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді [5]. Оқшаулағыш материалдың сапалық сипаттамаларын анықтайтын маңызды фактор басқа әйнек түзетін және модификациялайтын оксидтердің болуы болып табылады, бұл зарядтың қымбат компоненттерін пайдалануды азайтуға мүмкіндік береді [6–7].
Кеуекті шыны кристалды материалды өндірудің ұсынылған технологиясы жылу оқшаулағыш өнімді алудың бір сатылы схемасына негізделгендіктен, силикат пен шыны түзілу процестерін материалды көбіктендіру процесімен біріктіру үшін NaOH каустикалық сода түрінде тез балқитын компонент кремний жынысына араластырылды. Табиғи газ түзетін қоспалардың — құрылымдық кеуекті судың және негізгі су жынысын құрайтын минералдың болуына қарамастан, газ түзетін компонентті енгізу көбіктену процесінің күшеюіне айтарлықтай ықпал етеді.
Каустикалық сода немесе натрий гидроксиді — ең көп таралған сілтілік, оның химиялық формуласы NaOH.
Шикіқұрамды дайындау сатысында сілтілі компоненттің опоканың аморфталған кремнийлі компонентімен әрекеттесуіне байланысты реакция бойынша натрий гель тәрізді гидросиликаттарының түзілуі жүреді:
2SiO 2 + 2NaOH + (n-1) Н 2 О Na 2 O 2SiO 2 nH 2 O
Нәтижесінде газ фазасының едәуір мөлшері пайда болады, бұл осы қоспаның шекті түзуші әсерін түсіндіреді [3].
Шихтаның барлық компоненттері техникалық таразыда өлшеніп, біртекті күйге дейін араластырылды. Зарядты гомогенизациялау процесі көбік әйнегін синтездеуде маңызды рөл атқарады, өйткені қоспаның жоғары дисперсиясы материалдың жану температурасын төмендетуге және көбікті шыны өнімін синтездеудегі реакциялардың жылдамдығын арттыруға көмектеседі. Алынған шикізат қоспасы қажетті мөлшерге дейін ылғалдандырылды және оны металл қалыпқа салынды [8]. Электр муфельді пеште 800, 850 және 900 °С температурада жүргізілді. Сондай-ақ оларға жағу процесінде шикіқұрамды жұмсарту кезінде текшелердің жабысуын болдырмау үшін каолин ұнтағы жағылды [9].
Алынған мәліметтерге сүйене отырып, барлық композицияларды термиялық өңдеу барлық үш температура жағдайында синтезделген құрылымның пайда болуына әкелетіні анықталды. NaOH тығыздығы 1000 кг/м 3 -тен төмен және кеуектілігі 61–67 % болатын спекуляцияланған үлгіні беру арқылы өзін жақсы көрсетті. Қоспа балқу температурасын едәуір төмендетіп, үлгіні 850 °C температурада ерітеді.
Осылайша, зерттеу нәтижелері бойынша опока негізіндегі үлгілердің бұл сериясы берілген температуралық режимдердегі тығыздық пен кеуектіліктің қанағаттанарлық көрсеткіштерін көрсетті, бұл одан әрі зерттеу жағдайында өндірісте ықтимал қолдануды көрсетеді.
Әдебиет:
- Анчилоев Н. Н., Дамдинова Д. Р., Павлов В. Е. Пеностекло на основе местного глинистого сырья и стеклобоя: структура и свойства. — М.: Вестник, 2017. — С. 3–4.
- Зубехин А. П., Голованова С. П., Яценко Е. А. Основы технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов: Учеб. пособие, — М.: КАРТЭК, 2010. — 308 с.
- Лотов В. А. Получение пеностекла на основе природных и техногенных алюмосиликатов // Стекло и керамика. — 2011. –№ 9. — С. 34–37.
- Бубенков О. А. Кетов А. А., Кетов П. А. Синтез мелкогранулированного пеностеклянного материала из природного аморфного оксида кремния с наноразмерной пористостью //Нанотехнологии в строительстве. — 2010. — № 4.–М.: Нано-Строительство, 2010.–С.14–21.
- Кетов П. А. Получение строительных материалов из гидратированных полисиликатов // Строительные материалы. –2012. — № 11. — М.: Вестник, 2012. — С. 22–24.
- Karandashova N. S., Gol’tsman B. M., Yatsenko E. A. Analysis of Influence of Foaming Mixture Components on Structure and Properties of Foam Glass // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2017.
- Гольцман Б. М. Яценко Е. А., Геращенко В. С., Комунжиева Н. Ю. Особенности синтеза пеностекла на основе диатомитового сырья // Экология промышленного производства. — 2018. — № 4. — М.: Компас, 2018. — С. 23–25.
- Smolii, V.A., Yatsenko E. A., Gol’tsman B. M., Kosarev A. S. Influence of Granulometric Composition of Batch on Technological and Physical-Chemical Properties of Granular Porous Silicate Aggregate // Glass and Ceramics. — 2017. — № 7–8, 2017. — Pp. 270–272.
- Гольцман Б. М. Комбинирование шлаков при производстве теплоизоляционных материалов // Научное обозрение, 2014. –С. 75–78.
