Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований 7
1.1. Теплоизоляционные материалы в строительной индустрии 7
1.2. Теплоизоляционные материалы на основе минерального волокна 13
1.3. Теплоизоляционные материалы на основе техногенных отходов 16
1.4. Постановка задач исследования 23
2. Характеристика исходных материалов и методика проведения эксперимента 25
2.1. Характеристика исходных материалов 25
2.1.1. Физико-химические свойства золы 25
2.1.2. Минеральное волокно полученное из техногенного сырья 36
2.1.3. Связующее и добавки 40
2.2. Методика проведения физико-химических исследований 43
2.2.1. Рентгенофазовый анализ 43
2.2.2. Дифференциальный термический анализ 45
2.2.3. Микроскопические исследования 46
2.3. Методы испытания полученных материалов 48
Выводы по главе 53
3. Исследование процессов протекающих при получении композиционного материала на основе зольной микросферы 54
3.1. Получение теплоизоляционно-конструкционного материала 54
3.2. Исследование влияния термического режима на процессы спекания и усадки 62
3.3. Исследования теплофизических параметров обжига в зависимости от состава шихты
3.4. Исследование процессов протекающих при обжиге композиционного материала 77
3.5. Улучшение качества композиционных материалов путем обработки поверхности низкотемпературной плазмой 88
Выводы по главе 99
4. Исследование свойств композиционного материала полученного на основе золоотходов і 00
4.1. Исследование структуры композиционного материала 100
4.2. Исследование влияния минерального волокна полученного из техногенных отходов в плазмохимическом реакторе на свойства композиционного материала 102
4.3. Исследования физико-механических свойств материала 104
4.3.1. Теплопроводность и плотность 104
4.2.1. Прочность 107
4.2.2. Морозостойкость 107
4.2.3. Водопоглащение 108
5. Практическая реализация результатов исследований 110
5.1. Технологическая схема производства материала 110
5.2. Технико-экономические показатели 121
5.3. Перспективы дальнейших исследований 123
Выводы по главе 124
Выводы 125
Литература
- Теплоизоляционные материалы на основе техногенных отходов
- Минеральное волокно полученное из техногенного сырья
- Исследование процессов протекающих при обжиге композиционного материала
- Исследования физико-механических свойств материала
Введение к работе
Актуальность работы: Для обеспечения экономичных, энергосбере-ощих условий эксплуатации современных зданий и сооружений требуется лее широкое использование теплоэффективных строительных материалов.
При высокотемпературном сжигания углей Кузбасского бассейна обра-ягся 10 - 15 % полых зольных микросфер, которые могут быть использова-в производстве обжиговых стеновых строительных материалов с понижен-і средней плотностью.
Применение зольных микросфер в качестве основного компонента для іучения композиционных строительных материалов позволяет решить важ-э экологическую проблему по утилизации золоотходов.
Для организации такого производства необходимо выполнить цикл ма-иаловедпеских исследований.
Актуальность работы подтверждается включением ее в тематические ны НИИ СМ при ТГАСУ, межвузовсісую программу «Архитектура и жительство», комплексную программу «Сибирь» (проблема «Новые мате-пы и технологии»).
Целью работы: является обоснование целесообразности использования .ных микросфер в производстве штучных обжиговых строительных мате-юв с улучшенными показателями качества.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следую-задачи:
изучение физико-химических характеристик и свойств зольных мик-»ер Беловской ГРЭС, как основного сырьевого компонента;
исследование физико-химических процессов структурообразования екающих при обжиге золокерамических изделий;
определение рациональных составов и режимов получения золокера-ских материалов в зависимости от требуемых показателей качества;
разработка предпосылок для производства изделий с использованием зольных микросфер, позволяющих получить кирпич с меньшей средней плотностью;
разработка рекомендаций для промышленного использования результатов исследований и проведение опытно-промышленной апробации разработанных составов на предприятиях стройиндустрии.
Научная новизна работы:
установлено, что при содержании в составе шихты до 70 % зольных микросфер, давлении формования 5-7 МПа и температуре обжига 950 С получаемые изделия достигают прочности при сжатии до 15 МПа и средней плотностью менее 1100 кг/м3, что обусловлено наличием каркасообразующих микросфер и дальнейшим их спеканием с глинистым компонентом (решение о выдаче патента по заявке №98119344/03);
установлены оптимальные режимы получения материалов с коэффициентом теплопроводности 0,12-0,17 Вт/м К на основе зольных микросфер и глинистого связующего - давление формования I - 3 МПа, температура обжига 800 - 950 С при формовочной влажности 15 - 20 % и количестве зольной микросферы от 70 до 95 %;
установлены отличительные особенности структуро и фазообразова-ния при спекании керамических масс с зольными микросферами, заключающиеся в получении кристаллической структуры черепка, который кристаллизуется и стабилизируется в области температур 850 - 950 С, и доказано определяющее влияние этих факторов на свойства изделий.
Практическая значимость, работы
Теория формирования обжиговых строительных конгломератов дополнена новыми сведениями по взаимодействию полых алюмосиликатных микросфер с полиминеральными глинами в диапазоне температур 800 - 950 С.
Применение разработанных составов шихт и рекомендованных приемов их переработки позволяют обеспечить производство доступными и недорогими сырьевыми материалами за счет использования в качестве сырья техноген-
5 ных отходов и местных полиминеральных глин, что способствует улучшению экологической обстановки в окрестностях ГРЭС.
Полученные изделия обладают пониженной средней плотностью и низким коэффициентом теплопроводности.
Ожидаемая экономическая эффективность от применения разработанных материалов будет достигаться за счет снижения затрат на строительство и эксплуатацию зданий, так как полученные изделия имеют пониженный коэффициент теплопроводности. Положительный экономический и экологический эффект достигается в результате утилизации значительного количества золо-отходов.
Реализация результатов исследования
Составлен технологический регламент на получение золокерамических изделий на основе зольных микросфер.
Администрацией г.Белово принято решение о строительстве завода по производству обжиговых стеновых строительных материалов на основе зольных микросфер Ведовской ГРЭС производительностью 5 млн. штук кирпича в год.
На защиту выносится: совокупность установленных научных положений, составы шихты, режимы формования и обжига, обеспечивающие применение техногенных отходов для получения золокерамических изделий; практические разработки и рекомендации по их применению.
Апробация работы: Основные положения диссертационной работы доложены на международных конференциях по строительному материаловедению и новым материалам и технологиям.
Публикации: Основное содержание работы отражено в восьми публикациях и положительном решении на выдачу патента (А.з. №98119344/03).
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 140 страниц, включая 13 рисунков, 25 таблиц.
Теплоизоляционные материалы на основе техногенных отходов
В настоящее время в нашей стране и за рубежом теплоизоляционные материалы получают все более широкое распространение, так как только они могут обеспечить растущие требования по эксплуатации современных зданий и сооружений. Применение этих материалов позволяет снизить массу ограждающих конструкций и тем самым снизить транспортные и монтажные расходы, а также стоимость строительства в целом; уменьшить потребность в основных строительных материалах; сократить расходы на отопление зданий; повысить комфортность помещений.
Теплоизоляционные материалы получают различными способами переработки из самых разнообразных видов сырья. Главной задачей получения данных материалов является достижение высокой пористости. Наличие большого количества мелких замкнутых пор заполненных воздухом обеспечивает малую теплопроводность и, следовательно, высокую теплоизоляционную способность. Принято считать, что для улучшения изоляционных свойств строительных материалов необходимо иметь на пути теплового потока как можно больше воздушных пор, а тонкие ограничивающие их стенки располагать сотообразно [1]. Объем воздушных пор может достигать 90% объема материала в зависимости от характера и прочности твердой фазы.
К теплоизоляционным относятся обычно материалы и изделия, теплопроводность которых не превышает 0,15 Вт/мС при 25 С, плотностью не более 600 кг/м3, обладающих стабильными физико-механическими и теплотехническими свойствами. Все теплоизоляционные материалы ГОСТ 4.201-79 классифицирует по следующим признакам: структуре, форме, виду основного исходного сырья, плотности, жесткости (относительной деформации сжатия), теплопроводности и возгораемости. В зависимости от структуры теплоизоляционные материалы делят на волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые и другие), зернистые (перлитовые, вермикулитовые, совелитовые, известково-кремнеземистые и другие), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло, пенопласты).
По форме и внешнему виду материалы разделяют на штучные (кирпич, плиты, блоки, сегменты), рулонные (маты, полосы, матрацы), шнуровые, сыпучие и рыхлые (ваты минеральные и, стеклянные, вспученные перлит и вермикулит.
По виду сырья теплоизоляционные материалы подразделяют на неорганические и органические. К первым относятся минеральные и стеклянные ваты и изделия из них, ячеистое стекло (пеностекло), вспученные перлит и вермикулит и изделия на их основе и другие. К органическим относятся фибролит на портландцементе, древесноволокнистые и торфяные теплоизоляционные плиты, камышит, теплоизоляционные пластмассы и другие. В зависимости от жесткости (относительной деформации сжатия под удельной нагрузкой 0,02 МПа) теплоизоляционные материалы подразделяют на пять видов: мягкие (М) - сжимающиеся более чем на 30 %; полужесткие (ПЖ) - на 6-30 %; жесткие (Ж) - до 6 %; повышенной жесткости (ППЖ) - до 10 %, при удельной нагрузке 0,04 МПа и твердые (Т) - до 10 %, при удельной нагрузке 0,03 МПа [2].
В зависимости от теплопроводности материалы делятся на три класса: низкой теплопроводности (до 0,06 Вт/мС); средней теплопроводности (0,06 - 0,115 Вт/м С); повышенной теплопроводности (0,0115-0,0175 Вт/мС) [2].
По возгораемости теплоизоляционные строительные материалы и изделия делят на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Высокопористое строение материала достигается обычно следующими технологическими способами: созданием волокнистого каркаса; газо- и пенообразованием; воздухововлечением; фракционным подбором составов (диспергированием); введением пористых заполнителей и выгорающих добавок; повышенным водозатворением; вспучиванием водосодержащих вулканических стекол, вермикулитов и гидрослюд; баротермальным, в том числе вспучиванием перлитов и глин в момент обжига в среде водяного пара со снижением давления; перекристаллизацией химических солей; нагревом гелей при высоких температурах; поризацией с одновременным армированием керамическими и огнеупорными волокнами [2].
Проанализируем каждый из вышеперечисленных способов. Способ создания волокнистого каркаса основан на физическом процессе переплетения волокон минеральной, стеклянной, каолиновой и других видов ваты, а также асбестовых волокон. В материалах полученных по данному способу воздушные поры могут быть различными по длине и форме. Средняя плотность и эксплуатационные свойства таких теплоизоляционных материалов в значительной мере зависят от гибкости волокон, их размеров и характера расположения. По данному способу обычно изготавливают прошивные маты из минеральной, каолиновой и стеклянной ваты в бумажной обкладке или металлической сетке. Для получения более высокой сопротивляемости сжимающим усилиям в этих изделиях используют направленную ориентацию волокон.
Минеральное волокно полученное из техногенного сырья
В качестве одного из сырьевых компонентов для получения композиционного материала в данной работе использовалось также минеральное волокно полученное в плазмохимическом реакторе (ПХР). Данное волокно имеет повышенное содержание оксидов Si02 и А12Оэ и температуростойкость по сравнению с обычным (табл. 2.8).
При организации промышленного производства минерального волокна из техногенных отходов (табл. 2.7) решается крупная экологическая проблема - утилизация золошлаковых отвалов многих ГРЭС и ТЭЦ Западно-Сибирского региона. [52]. Низкотемпературная плазма с такими ее свойствами, как большая концентрация энергии в малом объеме, высокая температура, большие скорости протекания химических реакций, практическая безинерционность привлекают особое внимание главным образом возможностью создания принципиально новых высокопроизводительных технологий.
Низкотемпературная плазма является важным элементом данных промышленных технологий, в которых осуществляется процессы, не протекающие в традиционных условиях.
Минеральное волокно, полученное традиционным способом, не всегда может быть использовано для производства обжигового материала, так как оно не является температуростойким и при температуре 400-500 С начинается его поверхностная кристаллизация с образованием волластонитоподобных соединений и кварца. Вследствие более развитой поверхности волокон их кристаллизация происходит интенсивнее чем у массивного стекла и область максимальной кристаллизации сдвигается в сторону более низких температур 300-400 С [61]. Таблица 2.7. Химический состав исходных материалов и стекловолокна, полученного в ПХР Наименование Содержание оксидов, масс, % Si02 А1203 Fe203 СаО MgO R20 тю2 п.п.п. Диабаз-62,7 % Известняк-37,3% 30,55 8,21 10,48 26,86 3,90 - - 20,00 Зола ТЭЦ г. Северска 60,57 22,53 5,15 5,09 1,75 - 0,48 4,43 Стекловолокно полученное в вагранке (диабаз + известняк) 38,20 11,82 12,40 32,80 4,78 - - Стекловолокно, полученное в ПХР (зола ТЭЦ) 64,48 24,32 3,96 3,36 3,64 - - 0,24
Рентгенофазовые исследования волокна полученного в плазмохимическом реакторе показали, что оно в основном состоит из стеклофазы и небольшого количества новообразованных кристаллических фаз (мелелита и фаялита), а также в нем наблюдаются следы карбидов кремния и кальция. В составе минерального волокна не обнаружено кристаллических фаз характерных для исходных составов шихт. Наличие кристаллических фаз объясняется неравномерностью процессов, протекающих в плазмохимическом реакторе, и недостаточной гомогенизацией расплава. Этот недостаток устраняется сокращением времени пребывания стекла в температурном интервале его кристаллизации [8].
В таблице 2.8 приведены результаты оценки физических и химических свойств получаемого продукта. Состав 1 - шихта приготовлена из золы ГРЭС (ТЭЦ) с добавлением связующего без корректирующих добавок; состав 2-е добавлением 10 % известняка со связующим. Как видно из таблицы, полученное волокно характеризуется высокими эксплуатационными характеристиками, а высокая температурная стойкость (до 1600 К) и длина волокон позволяет говорить о перспективности данного материала не только в строительной индустрии, но и в производстве огне - и теплозащитных материалов. Метод дифференциально-термического анализа, позволяя качественно и количественно определить изменение характеристической энтальпии вещества, показал что, эндотермические эффекты на дифференциальной кривой минерального волокна могут быть обусловлены следующими возможными физико-химическими превращениями [16]: термическим разложением исследуемого вещества, сопровождающимся выделением газообразной фазы (дегидратация, декарбонизация и т.п.); разложением вещества без газообразной фазы; полиморфным превращением низкотемпературной формы в высокотемпературную; Таблица 2.8. Физико-химические свойства минерального волокна № п/п Свойство минеральное волокно,полученное плазменным методом Минеральное волокно, полученное традиционо шихта №1 шихта №2 1 Модуль кислотности 17,7 9,00,222109 99,7 96,062 1600 10-12 7,6 8,00,223100 98,5 97,760 1600 12-14 1,5-2,0 10,00,820120 97,0 97,025 15003-5 2 Средняя толщина волокон, мкм 3 Относительная влажность, % 4 Содержание корольков, % 5 Плотность, кг/м 6 Кислотостойкость, % 7 Щелочестойкость, % 8 Средняя длина волокон, мм 9 Температуроустойчивость, К 10 Прочность на разрыв, МПа инконгруентным плавлением вещества, сопровождающимся образованием жидкой фазы и твердой фазы нового состава; конгруентным плавлением вещества (без разложения).
В свою очередь, экзотермические эффекты могут быть вызваны: реакциями, связанными с поглощением исследуемым веществом газовой фазы (реакции окисления); полиморфными превращениями монотропного характера, сопровождающимися переходом неустойчивой при данной температуре модификации в устойчивую; переходом неустойчивого аморфного состояния в кристаллическое.
Микроскопические исследования минерального волокна [16] показали неоднородность формирования волокон различного химического состава. Вероятнее всего неоднородность волокна является началом фазового разделения, Это свойственно ионной модели структуры стекла, согласно которой структура стекловолокна и замороженного силикатного расплава соответствует друг другу и строятся из силикатных анионов, окруженных одно- и двухвалентными катионами.
Установлено, что при плазмохимическом синтезе минерального волокна происходят процессы, отличные от процессов происходящих при традиционных способах получения, а именно: процесс стеклообразования происходит за доли секунды с быстрым протеканием процессов осветления и гомогенизации [8].
Под действием высокой температуры (около 2000 С) происходит интенсивное кипение расплава и испарение легкоплавких соединений в виде газовой фазы и соответственно к образованию расплава с повышенным содержанием Si02 и А12Оэ. Установлено, что волокно
полученное в плазмохимическом реакторе обладает повышенной химической и температуростойкостью (табл. 2.8.).
Необходимо также отметить, что плазмохимическая технология производства минерального волокна позволяет использовать сырьевые материалы любого состава и температуры плавления.
Исследование процессов протекающих при обжиге композиционного материала
Экспериментальные исследования ставили своей целью разработку технологии получения материала с необходимыми конструкционными и теплоизоляционными характеристиками. Для этого в лабораторных условиях были проведены исследования по подбору рационального состава исходных компонентов, влажности смеси, режима формования, сушки и обжига.
Методом математического планирования были определены оптимальные составы композиционных материалов на основе зольных микросфер с интервалом варьирования 5 %.
Формовочная влажность смеси изменялась в ходе лабораторных экспериментов в диапазоне от 8 до 26 % в зависимости от компонентного состава и необходимых технологических свойств конечного материала. В ходе исследований выяснилось, что значение формовочной влажности оказывает большое влияние на свойства материала. В результате экспериментов удалось установить, что повышение формовочной влажности до 26% в составах с большим содержанием зольной микросферы позволяет получить более однородную смесь. Это в свою очередь способствует более полному обволакиванию микросфер глиной, созданию ориентированной упорядоченной структуры и снижает среднюю плотность кирпичей
Необходимо отметить, что при теоретической укладке из микросфер могут быть получены три основные структуры, имеющие тетраэдрическую, гексагональную и кубическую укладки. Данные укладки обеспечивают, соответственно, примерно 26, 40 и 47 % пор по объему [19]. При этом, условный диаметр пор составляет примерно от 0,16 до 0,42 диаметра микросфер.
В работе [20] указывается, что при хаотической укладке микросфер создается структура, обладающая пористостью от 30 до 40 %. Проведенные исследования полученного нами материала (раздел 4.1) показали, что при соотношении зольной микросферы и глины по массе 1:1 объем пор между микросферами составляет примерно 10 %.
Однако, наиболее существенное влияние на создание и сохранение пористой структуры оказывают такие технологические факторы, как формовочная влажность, давление формования, температура обжига.
Эффект снижения средней плотности за счет повышения формовочной влажности наиболее сильно заметен в составах с содержанием зольной микросферы от 5 до 70 %. В этих составах увеличение формовочной влажности позволяет снизить среднюю плотность изделий на 30 % от первоначальной. В меньшей степени данный эффект проявляет себя в составах, включающих в себя более 70 % зольной микросферы (рис. З.1.).
Из рисунка видно, что формовочная влажность обратно пропорционально влияет на среднюю плотность композиционного материала. Это соответствует общепринятым представлениям о повышенном водозатворении, как способе снижения средней плотности материала. В наших исследованиях этот метод дает определенный результат лишь в составах с повышенным содержанием глины, то есть в более плотных составах, применение которых, исходя из поставленных задач, ограничено.
Следует также иметь в виду, что повышенная формовочная влажность хотя и снижает среднюю плотность композиционного материала, но при этом повышает его водопоглащение (рис. 3.2.).
Зависимость средней плотности композиционного материала (р) от формовочной влажности (\ф). 1 - 5 % золы, 2 - 50 % золы, 3 - 70 % золы, 4-95 % золы. \УФ - 15 %, Рф - 5 МПа, Тобж. - 950 С. Рис. 3.2. Зависимость водопоглащения (В) композиционного материала от формовочной влажности (\Уф). 1 - 5 % золы, 2-50 % золы, 3 - 70 % золы, 4-95 % золы. \УФ - 15 %, Рф - 5 МПа, Тобж. - 950 С. Данный рисунок подтверждает, что повышение формовочной влажности увеличивает водопоглащение композиционного материала и тем самым может ухудшать его эксплуатационные свойства. Режим формования в ходе лабораторных исследований подбирался исходя из параметров влажности смеси, возможных производственных условий формования, прочности и плотности изделий. Интервал изменения давления формования составлял от 0,2 до 10 МПа (рис. 3.3.).
Сушка отформованных образцов велась таким образом, чтобы их конечная влажность не превышала 8 - 9 %. Температура обжига подбиралась в диапазоне от 800 до 1000 С из условий обеспечения максимальной прочности и минимальной усадки изделий [94].
Сырьевая смесь готовилась следующим образом. Глина и зольная микросфера перемешивались в сухом состоянии с заданными весовыми пропорциями. Затем добавлялась вода до необходимой влажности и смесь повторно перемешивалась до однородной массы. Из полученной смеси формовались образцы размером 250x120x65мм. Усилие прикладывалось с одной стороны. Сушка опытных образцов производилась в сушильном шкафу при температуре около 80 С. Обжиг высушенных образцов осуществлялся при различных режимах в лабораторной муфельной печи.
Приведенные выше кривые свидетельствуют о существенном влиянии давления формования на среднюю плотность материала во всем диапазоне приемлемых эксплуатационных значений. Из рисунка также видно, что при прочих равных условиях, наибольшее воздействие изменение давления формования оказывает на составы с повышенным содержанием глины
Исследования физико-механических свойств материала
Для повышения физико-механических свойств и улучшения внешнего вида изделий является целесообразным введение дополнительного технологического передела, а именно обработка их поверхности потоком низкотемпературной плазмы. В результате такого воздействия поверхность образцов покрывается тонкой стекловидной пленкой, которая играет роль защитно-декоративного покрытия [38-42].
Производство композиционных материалов с покрытием имеет важное значение, так как такие материалы обладают многими положительными качествами - прочностью, цветоустойчивостью и широкой цветовой гаммой, а их стоимость с учетом эксплуатации в течение 50 лет, по сравнению с другими видами отделок, в 2 - 5 раз дешевле [17, 43, 58 , 59].
Недостатками обжиговых стеновых материалов являются низкие эстетические свойства поверхности. Таким образом, здания, построенные из данных материалов, нуждаются в дополнительном оштукатуривании и окраске стен. Указанные материалы относятся к классу тех, поверхность которых необходимо видоизменять предварительным нанесением слоя паст, т.к. непосредственное оплавление поверхности данных изделий низкотемпературной плазмой дает стекловидное неудовлетворительного качества, поскольку входящие в состав основы исходные материалы содержат оксиды железа, ферритные соединения типа гематита и алюмоферриты, которые при остекловании приобретают темную окраску.
Чтобы получить декоративную поверхность определенной цветовой гаммы, необходимо перед оплавлением нанести на поверхность указанных изделий маскирующий слой пасты. Использование тех или иных компонентов пасты определяется возможностью получения расплава, согласованностью химического и минералогического составов основы и пасты, доступностью и дешевизной. Для получения стекловидных покрытий, обладающих декоративными свойствами и имеющих высокую прочность сцепления с основой, необходимо на готовые изделия нанести слой пасты толщиной 1-2 мм [62, 72].
Химический состав пасты должен соответствовать по основному оксиду составу основы. Содержание кремнезема в композициях на основе смесей зольных микросфер с глиной находится в пределах 60-63 % по массе. Следовательно содержание Si02 в пастах должно несколько превышать содержание его в основах, т.е. должно быть более 60 %, что обеспечивает меньший коэффициент термического расширения покрытия по сравнению с коэффициентом термического расширения основы и тем самым обеспечивая упрочняющий эффект защитно-декоративного покрытия. Кроме этого более высокое содержания кремнезема обеспечивает лучшие условия стеклообразования [70].
Другим необходимым условием образования стекловидного покрытия на рассматриваемых материалах является более низкая температура плавления пасты. Этим условиям отвечает область химических составов в поле 2 (рис. 3.7) на диаграмме состояния "Na20-Al203-Si02". Начало плавления таких смесей 780 С, а конец плавления при температурах от 1100 до 1450 С, что ниже температур плавления основы 1550-1650 С. Подбор составов паст с последующей корректировкой проводился на базе природных материалов и отходов производства, характерных для данного региона. Для проведения исследований по созданию защитно-декоративного покрытия на золокерамических изделиях были использованы отходы стекольной и горнодобывающей промышленности. В таблице. 3.4. приведены химические составы используемых материалов. песок Из таблицы видно, что все используемые материалы являются кремнезем содержащими и кварцсодержащими. Кварц - один из основных стеклообразователей при высоких температурах. Из указанных отходов готовились мелкодисперсные пасты на основе жидкого стекла, которые с помощью распылительного устройства наносились на поверхность готовых изделий и затем оплавлялись низкотемпературной плазмой.
При воздействии плазмы на поверхности кирпича на основе зольной микросферы получается стеклообразное покрытие, которое имеет черный или коричневый цвет в зависимости от его состава. Изменить окраску черепка можно предварительным нанесением маскирующего слоя-пасты. В результате эксперимента выяснилось, что не каждый силикатсодержащий материал может дать качественное стекловидное покрытие. Следует учитывать температуру плавления пасты. Так паста на основе одного стеклобоя в процессе оплавления вскипает и мгновенно застывает, образует вспученное шершавое покрытие, не отвечающее критериям качества. Поэтому были проведены исследования на более тугоплавких компонентах. Использование того или иного компонентов пасты определяется: возможностью получения расплава; согласованностью химического и минералогического составов основы и пасты; соответствие коэффициентов термического расширения основы и покрытия; доступностью и дешевизной; цвет после оплавления. Составы наиболее приемлемых паст отвечающим необходимым условиям для получения качественного защитно-декоративного покрытия, получаемого с помощью плазмы, приведены в таблице 3.5.
Оплавление проводилось на плазменной установке (рис. 3.11.) при различных режимах (мощность установки, скорость перемешивания образцов) с целью качественного стекловидного покрытия. Качество
