Происходящая при высоких температурах интенсивная кристаллизация вещества волокон связана с уменьшением их объема, это обуславливает повышенную хрупкость, потерю эластичности  и прочности последних. Поэтому вату, полученную с помощью электромагнитного реактора из золошлаковых и базальтовых волокон без подшихтовки можно использовать до 600 0 C, а базальтовых  с подшихтовкой – до 500 0C.

Проведённые выше исследования позволяют сделать следующее заключение: физико-химическими методами определения установлено, что при электромагнитном технологическом методе получения минерального волокна происходят процессы, отличные от процессов при традиционных способах, а именно: при высокой температуре обработки (1500-2000 0C) наблюдается более глубокое разложение исходного сырья на элементарные составляющие в виде соответствующих оксидов (SiO2, СаО, MgO и т. д.). При этом конструктивные особенности реактора позволили получать чистый расплав, свободный от газов и восстановленных металлов, дающий возможность производства более качественной продукции.

Как видно, полученные волокна характеризуется высокими эксплуатационными характеристиками; высокой температуростойкостью (до ≈ 600 0C), повышенным модулем кислотности для золошлакового волокна, а также и самой возможностью получения минеральной ваты из золошлаковых отходов, позволяющей говорить о перспективности данного материала не только в строительной индустрии, но и в производстве огне - и теплоизоляционных материалов. Из данных волокон были получены теплоизоляционные ковры по ГОСТ 4640-2011 «Вата минеральная. Технические условия»,  соответствующие марке ВМ-35 по показателю плотности (не более 35 кг/м3) и теплопроводности при 25 оС (не более 0,040 Вт/м*К). 

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

При обработке золошлака, в котором содержится до 2-5% несгоревшего углерода были обнаружены углеродные наноматериалы в виде ультрадисперсной сажи, накапливающейся на водоохлаждаемых поверхностях и в камере очистки газа. Процесс образования сажи заключается в возгонке-десублимации части углерода, находящегося в золошлаке и электродного графита.

Таким образом, при плавлении золошлака в электромагнитном реакторе удается получить минеральное волокно высокого качества, удовлетворяющее требованиям нормативных документов, а также одновременно получить конденсированный продукт в виде углеродных сублимированных наночастиц, который может найти дальнейшее применение в строительном материаловедении, в частности, в качестве добавки в высокопрочные сырьевые бетонные смеси и другие материалы.

При плавлении базальта и золошлака происходит восстановление содержащихся в сырье металлических оксидов до компактного металла. Как следует из расчетов по программе ТЕРРА процессов высокотемпературной плавки сырья, при нагреве до температуры 1600 K наблюдается окисление Fe+3 до  Fe+4, затем при температуре 2800 K наблюдается процесс восстановления катиона Fe+4 до Fe+2, а при 3000 K происходит его переход в Fe2SiO4. Но все же, как следует из состава конденсированных фаз, при 3000 K происходит восстановление 1% Fe. Полученный железный сплав, обладая значительно большей плотностью, чем расплав, собирается на дне плавильного аппарата  и сливается при выпуске расплава. Данное превращение становится возможным не только из-за влияния температуры, но и под действием электрического тока, протекающего в расплаве, являющегося мощным восстановителем.

В заключение главы проведена оценка и прогнозирование конкурентоспособности получаемых теплоизоляционных материалов,  а также проведено технико-экономическое обоснование использования электромагнитного технологического реактора в производстве теплоизоляционных волокнистых материалов.

Основные выводы по работе:

Исследована и установлена возможность получения минеральных волокон и изделий из базальта и золошлаковых отходов с применением в качестве плавильного агрегата электромагнитного технологического реактора. С помощью термодинамического анализа сырьевых материалов определены оптимальные значения температуры, полной энтальпии плавления и фазовые переходы при получении расплавов. Величина энергозатрат в среднем составила 1,1-1,3 кВт*час на 1 кг в диапазоне температур 1500-2000 °C. Путем обработки сырьевых материалов (базальт, золошлак)  в электромагнитном реакторе выявлена возможность получения чистого алюмосиликатного расплава, свободного от газов и металла, восстановленного из соответствующих оксидов.

4. Разработана технология получения минеральных волокон и изделий на их основе в виде ваты и ковров из базальта и золошлаковых отходов при обработке сырьевых материалов в электромагнитном реакторе, дающем возможность плавного регулирования температуры расплава и поддержания на выходе струи из летки стабильной температуры, вязкости и текучести расплава базальта или золошлака.

5. Исследованы структура и физико-химические свойства полученных минеральных волокон и изделий на основе базальта и золошлаковых отходов. Получены тонкие базальтовые волокна средним диаметром dср  = 10 мкм, температуростойкостью до 600 0C и теплопроводностью 0,040 Вт/м*К; золошлаковые волокна – dср = 8 мкм, температуростойкостью до 600 0C и теплопроводностью 0,037 Вт/м*К. Получена минеральная вата с теплопроводностью 0,040 Вт/м*К при плотности 35 кг/м3, что соответствует  марке ВМ-35 по ГОСТ 4640-2011.

6. Проведено прогнозирование конкурентоспособности и экономической эффективности плавильного оборудования при его промышленном использовании для производства волокнистых теплоизоляционных материалов.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. , , О создании новых композиционных материалов на основе наночастиц металлов и диоксида кремния // Вестник Бурят. гос. ун-та. Серия Химия, Физика. Вып. №3, 12 марта 2010 г. Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2010.  – С.132-136.

2. , Кондратенко фуллеренов при термической сублимации углей в низкотемпературной плазме // Вестник ВСГТУ №4. Изд-во Восточно-сибирского государственного технологического университета, 2010. – С. 112-116.

3. , , Кондратенко строительных материалов с новыми свойствами при добавлении фуллеренсодержащих углеродных материалов // Инновационные технологии в науке и образовании: сборник трудов международной научно-практической конференции 16-18 сентября 2011 г. Улан-Удэ, Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2011. – С. 59-62.

4. , , . Патент РФ на изобретение № 000 «Способ получения углеродных наноматериалов с помощью энергии низкотемпературной плазмы и установка для его осуществления», опубликован 27.07.2013 Бюл. №21.

5. , Кондратенко физико-химических свойств минеральных волокон, полученных с помощью электромагнитного технологического реактора. Вестник ВСГУТУ №5 (44) 2013 г.  – С. 123-129

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4