Введение к работе
Актуальность темы: Тонкодисперсные наполнители в последнее время гаходят самое широкое применение в различных промышленных технологиях, іапример в лакокрасочной, бумажной, резиновой, мыловаренной промышленно-ти, промышленности по производству средств защиты растений, полимерных ма-ериалов, строительных изделий и т.д. Большую потребность в данных материа-tax испытывают предприятия, производящие сухие штукатурные смеси, предна-наченные для декоративной отделки зданий.
Традиционным способом получения тонкодисперсного наполнителя являет-я многоступенчатый помол различных природных и техногенных материалов. )днако у этого способа имеются существенные недостатки, ограничивающие его гспользование, а именно: сложность технологии, высокие затраты энергии на по-юл, изменение состава размалываемого материала за счет намола частиц мелто-цих тел и др. В тоже время известен другой способ получения наполнителей с іазмерами частиц лишь на один - два порядка выше молекулярного размера - оса-адение тонкодисперсных порошков, состоящих из гидросиликатов кальция и гидрированного кремнезема из раствора силиката натрия различными осадителями. "аким порошкам уже в процессе их изготовления можно придавать различные, войства - например объемное окрашивание для использования их в качестве на-голнителен в разлігчньїх отраслях.
Использование в данной технологии жидкого стекла, полученного традици->нным способом через силикат-глыбу, заметно удорожает получаемый продукт, 'ешить данную проблему можно путем использования растворимых силикатов штрия, полученным путем прямого растворения кремнеземсодержащих материа-юв в щелочном растворе под давлением в автоклаве. Получаемый продукт по не-:оторым оценкам дешевле жидкого стекла из силикат-глыбы на 75%. Однако, несмотря на достаточную изученность химизма данной реакции, до сих пор не опре-іеленьї ее основные кинетические параметры. В существующих технологиях ко-мчество реагирующих материалов (главным образом - количество вводимой во-пл) определяется в расчете на получение продукта с конечной плотностью и вяз-;остьк>, тем самым уменьшая концентрацию щелочи, что для противодействия іакону действующих масс требует увеличения технологических параметров. Потому исследовшше закономерностей синтеза жидкого стекла и наполнителей на то основе является актуальной задачей
Диссертационная работа была выполнена в рамках госбюджетной темы (Разработка технологических принципов и приемов нетрадиционного использова-шя силикатного сырья Сибири в производстве стекломатериалов, твердеющих сомпозиций и керамических материалов»; программы «Сибирь», подпрограмма ).01 «Новые материалы и технологии» (номер государственной регистрации НО30080), тема 2.26.2.6; а также в соответствии с планом научных исследований
Томского политехнического университета «Разработка эффективных технологи и материалов на основе природного и технического сырья и отходов промышлен ности» (код темы по ГАСНТИ 61.35.31).
Цель работы: Разработка технологии синтеза декоративных наполните лей на основе жидкого стекла, полученного прямым растворением кремнеземсо держащих материалов в щелочном растворе.
В соответствии с поставленной целью были поставлены и решены следую щие
Задачи работы:
-
Разработка технологии получения жидкого стекла с заданными свойства ми при минимизированных параметрах технологического процесса;
-
Изучение кинетики процесса растворения кремнеземсодержащих мате риалов в щелочных растворах с установлением зависимости скорости растворени от технологических факторов и определение оптимальных условий ведения про цесса.
-
Разработка способа получения на основе синтезированного жидкого стек ла объемно окрашенных наполнителей путем ввода соединений металлов хромофоров, определение качественного состава продуктов происходящих прі этом химических реакций.
Научная новизна:
Установлено, что важнейшим технологическим фактором процесса получе ния жидкого стекла одностадийным методом из кремнеземсодержащих материа лов и щелочесодержащего компонента при пониженных температуре и давлешп является использование оптимальной концентрации раствора щелочного компо нента, равной 34-36%;
Определен способ ввода окрашивающей добавки при синтезе наполнителе! - непосредственно в жидкое стекло перед вводом раствора хлорида кальция;
Выявлены 2 группы химических реакций, происходящих в системе в зави симости от растворимости окрашивающей добавки, а именно: при введении не растворимой добавки, фазовый состав продуктов реакции представлен гидросили катами кальция, гидратированным кремнеземом и равномерно распределенной і их среде добавкой, при использовании растворимого соединения, в осажденнол наполнителе наряду с гидросиликатами кальция и гидратированным кремнеземо\ образуются гидросиликаты соответствующего металла- хромофора;
Установлено, что фазовый состав полученных наполнителей, наряду с гидратированным кремнеземом представлен низкоосновными гвдросиликаташ кальция, характеризующимися отношением CaO/Si02, в пределах от 0.8 до 1.5 вш зависимости от концентрации и количества осаждающего реагента.
На основании полученных результатов исследований подготовлены 2 заявкг на патент (№98104373 и №98104515, приоритет от 17.02.98).
5 Практическая ценность:
минимизированы технологические параметры и разработаны технологиче-ие регламенты малоэнергоемкого способа получения жидкого стекла прямым створением кремнеземсодержащих материалов в щелочном растворе;
получены окрашенные наполнители и разработан технологический регла-:нтнаих производство;
установлена возможность регулирования удельной поверхности получае-лх наполнителей;
синтезированные окрашенные наполнители обладают высокими физико-[мическими характеристиками, свето- и температуроустойчивостью;
в качестве сырьевых материалов используются отходы промышленности и кондиционное сырье.
Реализация работы: Полученные в работе научные результаты были ідтвержденьї проведением промышленных экспериментов в ООО "Сибикон" (г. эвосибирск) и ЗАО "Эксперттазгеология" (г.Томск). Внедрение данной техноло-Т1 планируется в 000 "РУТО" (г.Томск), производственные испытания запла-[рованы на декабрь 1998 года.
Апробация работы: Основные положения и результаты исследований жладывались и обсуждались на VTH Всесоюзном научно-техническом совеща-ш по химии и технологии цемента (Москва, НИИ Цемент, 1991 г.); международ-»1 научной конференции аспирантов и молодых ученых имени академика .А.Усова "Проблемы геологии и освоения недр" (Томск, ТПУ, 1998 г.); всерос-йской конференции "Актуальные проблемы строительного материаловедения" омск: ТГАСУ, 1998 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 184 раницах машинописного текста, состоит из 5 глав и основных выводов, содер-ат 84 рисунка, 52 таблицы. Список литературы насчитывает 136 источников.
Похожие диссертации на Синтез окрашенных гидросиликатных наполнителей из жидкого стекла, полученного прямым растворением кремнезема
