Каталитические возможности паров воды сырья, содержащего химически связанную воду

Морозостойкие керамические материалы

Сохранение ресурсов парогазовой фазы до максимально возможных температур путем ускорения режима обжига – известный технологический прием, позволяющий использовать каталитические возможности паров воды в процессе структурообразования материалов обжигового способа омоноличивания на основе природного сырья, содержащего химически связанную воду.

 

Примечательно, что значимый позитивный эффект от увеличения скорости подъема температуры проявляется не только при обжиге глиномасс, но и при использовании глинистой породы в качестве добавки (30 мас.%) к легкоплавкой золе. Так, увеличение скорости нагревания с 35 до 340 оС/ч приводит к почти четырехкратному упрочнению образцов, обожженных при 1 000 оС, на основе легкоплавкой золы Западно-Сибирской ТЭЦ, полученной от сжигания каменного угля Кузнецкого бассейна. При этом констатируется более интенсивное образование стеклофазы и снижение ее вязкости. Аналогичные результаты дали исследования влияния скорости нагрева на структуру золокерамики из золы Приднепровской ГРЭС, проведенные А.С. Власовым,   О.Н. Токаевой, В.Е. Гонтмахер, с использованием добавки глины в качестве связующего компонента. Установлено, что повышение скорости нагрева с 10 до 50 оС/мин при обжиге до 1 050 оС приводит к развитию упрочняющих фаз муллита и силлиманита, а также магниевого кордиерита. Для образцов из флотированной золы обнаружено повышенное содержание FeO в обожженных образцах и зафиксировано большое накопление упрочняющей жидкой фазы.

Работами ВНИИСТРОМ показана возможность направленного структурообразования опалсодержащих кремнистых пород путем ускоренного обжига с целью сохранения кристаллизационной воды. Выявлено, что вода в процессе раскристаллизации опала диатомитов играет двоякую роль: снижает температуру начала раскристаллизации и интенсифицирует процесс зародышеобразования и формирования плотной мелкозернистой структуры с максимальными значениями прочности. Источником парообразования при обжиге может стать взаимодействие исходных компонентов смеси. Так, в работе показано, что при обжиге образцов из кварцевого песка и щелочесодержащих добавок основные реакции, приводящие в образованию силикатной фазы, протекают при температуре 720…900 оС:

Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2, (1.1)

2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O, (1.2)

причем гидроксиды натрия и калия начинают реагировать с кремнеземом раньше и энергичней соды. Применительно к керамзиту    М.К. Кабановой   установлено положительное влияние на процесс муллитообразования добавки Al2O3 в гидроксидной форме.

Эйтель В.,  обращаясь  к  генезису  «пирогидатогенных» горных пород и пегматитов, среди всех агентов, способствующих низкой вязкости остаточных магм при низких температурах, особо выделяет воду и отмечает большое значение других «акцессорных» летучих ингредиентов магмы (плавиковая кислота, углекислота, сероводород и т.д.). Активизирующее действие фтора и гидроксила при этом наглядно иллюстрируется разрывами мостиков Si–O–Si, обуславливающих высокую вязкость «сухих» силикатных расплавов и стекол.

Эти выводы были полностью подтверждены данными экспериментов М.П. Воларовича и Л.И. Корчемкина, наблюдавших значительное уменьшение вязкости расплавов различных горных пород под действием воды, соляной и плавиковой кислот и т.д.

С учетом этого, отмечает У.Д. Кингери, в силикатных системах добавки ионов фтора или гидроксила особенно полезны, так как они значительно повышают текучесть жидкой фазы, присутствующей в системе.