автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Разработка состава и технологии получения легких пористых материалов на основе риолитов

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИ» ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

МКРТЧЯН Рипсимэ Вачагаповна

РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ РИОЛИТОВ

Специальность 05.17.11 —Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент — 1993

Работа выполнена па кафедрах «Химическая технология вяжущих материалов» и «Химическая технология керамики и стекла» Ташкентского химико-технологического института.

Научный руководитель — доктор химических наук,

Ведущая организация — Ташкентский научно-исследовательский и проектный институт строительных материалов

Защита состоится 3 декабря 1993 г. в 10 часов на заседании специализированного совета Д 067.24.24 при Ташкентском химико-технологическом институте по адресу: 700029, Ташкент, ул. Т. Шевченко, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

профессор Исматов. А А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Касымова С. С. кандидат химических наук, с. н. с. Арифов П. А.

ТашХТИ.

Автореферат разослан « /С »

1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

л %

Исмаилов Н. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Легкие пористые материалы позволяют существенно снизить материалоемкость и стоимость строительных конструкций, повышают степень индустриализации строительства. Новые материалы расширяют возможности архитекторов и строителей при создании эстетического облика и обеспечении комфортности внутренних помещений. Применение легких пористых материалов, обладающих теплоизоляционными свойствами позволяет достичь большого технико-экономического эффекта. Использование для этих целей широко распространенных горных пород позволит отказаться от дорогих и дефицитных сырьевых компонентов.

Цель работы. Разработка составов и технологии получения легких пористых материалов на основе недефицитного сырья - риолитов. Расширение сырьевой базы производства теплоизоляционных материалов Республики Узбекистан.

Объекты исследования. Для реализации шше отмеченной цели в качестве объектов исследования были выбраны:

- риолит стеклообразный (риолит афировый - риолитовый перлит) вспученный и материал на его основе;

- риолит кристаллический (риолит порфировый) и материал на его основе.

Научная новизна. Установлена возможность и количественные соотношения использования комплексной связки в виде кидкого стекла и поливинилацетатной эмульсии для гранул вспученного риолито-вого перлита с сохранением декоративных, высоких тепло- и звукоизоляционных свойств при удовлетворительной величине прочностных показателей.

Установлена возможность и необходимые условия получения легкого ячеистого материала стеклообразной структуры (риопена) из тонкоизмелъченного риолита кристаллического резким воздействием высокой температуры и определены его свойства.

Получены регрессионные уравнения зависимости плотности риопена от концентрации газообразователя и темпеартуры обжига.

Практическая ценность работы. Разработан безобкиговый декоративный тепло- и звукоизоляционный материал для внутренней облицовки зданий и технология его получения.

Разработан состав и принципиальная технологическая схема получения обкиговых легких пористых материалов, теплоизоляционных, стойких к атмосферным воздействиям.

Разработано устройство, предназначенное для эффективного регулирования процесса обжига при получении риопена,- электронное управление температурным режимом электрических печей сопротивление

Использование исследованных риолитов порфировых- позволит расширить сырьевую базу производства легких пористых материалов.

Реализация работы. Декоративный тепло и звукоизоляционный материал на основе вспученного риолитового перлита внедрен на Ереванском опытном заводе "Стройизделий". Материалы на основе риолитг порфирового прошли опытно-промышленное испытание на заводе "Никощ и рекомендованы для внедрения на предприятиях строительной индустрии.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и демонстрировались на:

Всесоюзном симпозиуме "Охрана окружающей среды в химической, нефтехимической промышленностях и промышленности по производству минеральных удобрений", Самарканд, 1383 г.;

42-й научно-технической конференции Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта, Ташкент, 1983 г»;

Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, Ташкент, 1983 г,;

Всесоюзном научно-техническом совещании "Научно-технический прогресс в разработке и применении новых керамических материалов и изделий для электротехники, в механизации и автоматизации технологических процессов и оборудования", Москва, 1986 г.;

Всесоюзной конференции "Физико-химические основы переработки бедного природного сырья и отходов промышленности при получении жаростойких материалов", Сыктывкар, 1989 г.;

Международной школе-симпозиуме "Физика и химия твердого тела" Благовещенск, 1991 г.;

Профессорско-преподавательских конференциях ТашПИ, ТашХТИ, Ташкент, 1983-1993 гг.

Публикация работы. По диссертационной теме опубликовано 8 статей и тезисов, получено 2 авторских свидетельства.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Содержание работы изложено на 129 страницах, содержит 19 рисунков и 17 таблиц. Список литературы включает 103 наименования отечественной и зарубежной литературы.

ДЕКОРАТИВНЫЙ ТЕПЛО- И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЫАТЕШАЛ НА ОСНОВЕ БИОЛИТА СТЕКЛООБРАЗНОГО

Риолиан относятся к широко распространенным горным породам с содержанием ¿¿(^более 73%, Риолит аширошй, называемый перлитом, состоит только из вулканического стекла. Способность перлитов вспучиваться при резком нагревании используется для получения легких гранул и материалов на их основе.

На основании известных свойств жидкого стекла и поливинцлаце-татной эмульсии исследовалась возможность применения их в качестве композиционной связки для получения тепло- и звукоизоляционного материала на основе вспученного риолита стеклообразного. В качестве риолита стеклообразного использовался риолитовый перлит Арагацского месторождения.

Экспериментальные данные по свойствам полученного материала подтвердили возможность использования жидкого стекла и поливинил-ацетатной эмульсии в качестве связки, обеспечивающей сохранение положительных качеств гранул вспученного перлита - малой плотности, низкой теплопроводности и декоративности. Оптимальный состав и граничные значения сырьевых компонентов, а также соответствующие свойства готовых изделий приведены в табл. I и 2.

Для определения характера связи используемых веществ с гранула/т перлита были сняты ИК-спекгрн в диапазоне частот 700-4000см""''' вспученного перлита и композиции его со связист. Анализ М-спектров позволил сделать вывод о наличии сильной водородной связи в рассматриваемой системе, при этом взаимодействие с органической связкой приводит к образованию бесконечных цепей или сеток. Кроме этого сделал вывод об активном характере взаимодействия поверхности вспученного перлита и связок. При этом поверхность перлита более активна по отношению к органической связке, что объясняет эмпирически найденную закономерность увеличен™ прочности готовых изделий при введении в сырьевую смесь неорганического компонента после поливинилацетатной эмульсии.

Технологическая схема получения декоративного тепло- и звукоизоляционного материала проста и включает следующие операции: дозировку сырьевых компонентов, смешивание, формование изделий и -тепловую обработку. Расчетные количества веществ, составляющих сырьевую смесь поступают на смешивание в следующей последовательности - вспученный перлит, разбавленная водой поливинялацетатная эмульсия, жидкое стекло, смешанное с гедрофобизируицей добавкой, раствор хлорида аммония.

ТабхЕца I

Состав декоративных тепло- к звукоизоляционных плит

Наименование компонентов Состав сырьевой снеси, ь'.ао, %

I 2 3

Вспученный перлит 55,0 35,0 45,0

Жидкое стекло 19,7 35,3 27,56

Поливияилацетатная эмульсия 8,0 18,0 13,0

Хлористый аммоний од 0,2 0,14

ГКЕ-Ю 0,2 0,5 0,3

Вода 17,0 11,0 14,0

Таблица 2

Свойства декоративных тепло- и звукоизоляционных плит

£ Плотность, Прочность, :.Иа Теплопро- Коэффициент Врекя

сос- кг/ы^ '_ водность, звуконогло- сушки,

та- сжатие изгиб Вт/м'К щения в да- час

апазоне частот, Гц

125 2000_

I 241 0,78 0,62 0,072 0,21 0,65 3

2 247 0,82 0,69 0,073 0,20 0,61 3

3 245 0,60 0,65 0,072 0,18 0,68 3

Небольшие количества хлорида аммония и гидрофобизирущей добавки ГКЖ-10 или ГКЖ-П вводятся в сырьевую смесь для обеспечения равномерного твердения изделий по всей толщине и снижения водопог-лощення.

Формовочная масса разработанной сырьевой смеси полусухая и сыпучая. Давление прессования подбиралось таким образом, чтобы обеспечить целостность образца, сохранив при этом низкую плотность и структуру вспученного перлита. Оно составило 0,4-0,5 Ша.

Температура и продолжительность тепловой обработки подбирались из условия равномерного осуществления сушки образца за минимальное время и не допущения перегрева материала. Предельная температура нагрева обусловлена наличием в составе материала органического полимера. Сушка осуществляется при температуре не более 423 К, продолжительность ее составляет 3 часа. После тепловой обработки, закреплякщей структуру, изделия приобретают необходимую прочность для транспортировки.

Область применения разработанного материала - в качестве декоративной акустической и теплоизоляционной облицовки внутренних стен и потолков в административных зданиях и сооружениях.

ЛЕГКИЙ ПОРИСТЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ РИ СШИТА КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО

Риолиты афировые, имеющие стеклообразную структуру, в настоящее время широко используются, в то же время риолиты порфировые, тлеющие кристаллическую структуру, используются несравненно меньше, Ведутся работы по расширению их использования при получеши различной керамики и стекла.

Исследование риолитов месторождений Кочбулак и из массива, расположенного по правую сторону реки Ангрен, показало, что они могут быть использованы в предлагаемых направлениях, кроме этого риолиты ангренского массива проявили способность вспучиваться при резком воздействии высокой температуры. Способность ангренских риолитов вспучиваться и отсутствие таковой у риолитов месторозде-нкя Кочбулак есть результат различий в химическом составе пород (табл. 3) и в первую очередь это относится к содеряанию воды и органических примесей, которые отсутствуют у последних. Дальнейшие исследования были направлены на получение легкого пористого материала.

Кристаллооптический анализ двух разновидностей риолитов ангренского массива выявил идентичность структур. Структура пород

Таблица 3

Химический состав риолитов порфировых

Название Содержание компонентов , мае %

место- ' ".....~ " .............." ' "

ровдония_ _ ^^ТсО.МА Ге^РеО МдО МпО СаО Маг0 К20 Р^ ЗО^п.п.п. Иг0_ С0г

Кочбулак 75,86 0 14,78 0,18 0 0,20 0 0,56 2,80 5,62 0 0 0 0 0 Ангренское

серая 74,27 0,18 13,30 0,61 0,25 0,10 0,03 0,49 1,82 6,50 0,01 0,74 1,18 0,52 О

Красная 69,63 0,31 14,70 2,29 0,32 0,25 0,04 0,49 2,43 7,16 0,04 0,15 1,56 0,32 0,11

порфировая, основной массы микрофельзитовая. Вкрапленники представлены кварцем, плагиоклазом и калиево-яатриевым полевым ила-том. Рентгенографический анализ подтвердил наличие кварца и полевых шпатов как основных составляющих пород.

Минералогический состав пород лекит в пределах {% мао.): 38,4-42,5 калиевого полевого шата; 15,4-20,3 натриевого полевого шпата; 2,4 кальциевого полевого шпага; 37,2-27,2 свободного кремнезема.

На основании данных химического анализа и минералогического состава серая порода классифицирована как относящаяся к кислым вулканическим породам субщелочного ряда семейства горных пород грахириолитов (липаритов). Красная порода такке отнесена к семейству трахириолитов.

Результаты рентгенографического и термического анализов зафиксировали переход полевых шпатов в высокотемпературных условиях в стеклообразное состояние и растворение кварца. Термографа: характеризуются инертностью.

ИК-спектры исходных и термообработанных образцов для обе:1х разновидностей риолитов идентичны. Анализ ИК-спектров показал, что наличие в исходной породе молекул воды, различным образом координированных и участвующих в различавшихся по силе водородпхх связях сохраняется ж при высоких тешературах.

Коэффициент вспучивания тонкоизмельченной смеси ангренсккх риолитов при воздействии высокой температуры (1573 К и более) колеблется около 3. Поиск веществ, способных усилить это свойство, осуществлялся с учетом сведений известных из литературных источников и среди отходов производств. Наилучшие результаты были получены при использовании твердого отхода производства калролакта-ма, который по своему составу является комплексным газообразова-телем, совмещающим два вида - углекислый и сернокислый. Использование отхода производства капролактама в качестве газообразовате-ля позволило довести коэффициент вспучивания до 7.

Отход производства капролактама - крупнотоннажный отход, образующийся в результате снигания сточных вод производства капролактама Чирчикского производственного объединения "Электрохим-пром". Ежегодный выход отходов составляет 14 тыс. т. Состав отхода {% мае.): 25-45 40-65/%^, 5-12 1-4 №¿0 . Вид и состояние отхода регламентированы ТУ 113-03-23-19-83.

Для целей стабильного поддержания температурного рекиыа при получении риопена нами разработан электронный регулятор темпера-

туры. В устройстве осуществлена полная гальваническая развязка силовой цепи от цепи управления.

Полученный материал - риопен - представляет собой ячеистый материал с остеклованной поверхностью. Цвет риопена из серой породы серовато-белый, причем тем светлее, чем меньше плотность образца. Цвет риопена из красной породы серо-зеленый.

Определение оптимальных условий получения риопена осуществлялось с применением математических методов планирования эксперимента. При планировании по схеме полного факторного эксперимента изучалось влияние состава исходной смеси и температуры вспенивания на плотность риопена» Предваригелыше эксперименты позволили выйти на уровень варьирования независимых переменных, преполо-жительно близкий к оптимуму.

Выбранные факторы, их интервалы варьирования и установленные уровни для обеих разновидностей риолитов приведены в табл. 4 и 5. Матрица планирования экспериментов для серой порода приведена в табл. 6. Аналогичным образом составлена матрица планирования для красной порода.

Полученные уравнения регрессии, адекватно описывающие зависимость плотности материала от количества газообразователя и температуры обжига имеют вид:

л;я риопена из серой порода

= 480 + 52ОС, - 127ОСх + А Х,Х2 + 31+ 31 Хд ;

для риопена из красной порода

^ = 430 - ЧОХ, + 13Х^+ 14X/ ОС^ + 32Х/+ ЛОХ? .

Решая математическую задачу нахождения минимума функции отклика, получили оптимальный состав и температуру обжига соответственно:

X, г. 2 Xz = 1701 при ^ = 321

X, = 3,1 Xz= 1616 при ^ = 386

Риопен на основе красной породы получается при более низкой температуре. Этому способствует наличие в исходной породе повыше* ного содержания оксидов железа. Поскольку на основе серой разновидности риолита получен материал меньшей плотности, можно говор? о преимущественном влиянии оксидов железа в качестве минерализатс ров.

Исследовался механизм формирования структуры риопена. Для ог ределения структуры и фазового состава анализировались дифракто-грашы риопена, полученного из серого риолита при различных темп<

Таблица 4

Уровни варьирования факторов (серая порода)

Количество Температур?.

газообраз о- вспенивания,

Факторы вателя, "Г л

мае. %

Основной уровень (X¿0 ) 3 1648

Интервал варьирования ) I 25

Верхний уровень = + I ) 4 1673

Ниений уровень {Хс = - I ) 2 1623

Звездная точка + с/. + 1,414) 4,1 1683

Звездная точка - Л - 1,414) 1,6 1613

Таблкца 5

Уровни варьирования факторов (красная порода)

Количество Температура

О а к т о р н газообразо- вспенивания,

вателя, К

мае. %

Основной уровень (X¿0 ) 2 1623

Интервал варьирования (д Х^) I 20

Верхний уровень (JC¿ = + I ) 3 1643

Нижний уровень (Х^ = - I ) I 1603

Звездная точка + ьС (Х^ = + 1,414) 3,4 1653

Звездная точка - сI (= - 1,414) 0,6 1533

- ~

Таблица 6

С;аи.'.е?рич£ш:" композиционный ортогональный план второго порядка

Номер X, • ОС, ЭС.,ЗС-ЭС'гХ№Х=Х}-0,5[ & Мрикеча-

спита (кг/;,. ) иле

I +1 +1 +1 +1 0,5 0,5 469 Полный

2 +1 _т —х +1 -I 0,5 0,5 353 факторный

3 +1 +1 -I -I 0,5 0,5 712 экспери-

4 +1 -I -I +1 0,5 0,5 616 р г.:ент 2

о +1 +1,414 0 0 1.5 -0,5 620

6 +1 -1,414 0 0 1,5 -0,5 473 Звездные

7 +1 0 +1,414 0 -0,5 1,5 366 точки

& 0 -I,414 0 -0,5 1,5 728

9 +1 0 0 0 -0,5 -0,5 480

10 +1 0 0 0 —0,5 -0,5 482

II +1 0 0 0 -0,5 -0,5 400 Центр

12 +1 0 0 0 -0,5 -0,5 485 плана

13 +1 0 0 0 -0,5 -0,5 463

14 +1 0 0 0 -0,5 -0,5 478

15 +1 0 0 0 -0,5 -0,5 474

ратурах и содержании газообразователя. Кратковременное воздействие высокой температуры в процессе вспенивания переводит риолит в стеклообразное состояние, содержащее небольшое количество кристаллического кварца, а также тридимита и (или) кристобалита. Известно, что скорость процесса степлообразования в шихте из горной порода лимитируется скоростью растворения -кремнезема. На основе сравнительного анализа дифрактограмм риопена, полученного с добав кой газообразователя и без, сделан вывод, что введение во вспенивающуюся смесь газообразователя способствует переходу кварца в расплав. Малые количества газообразователя не препятствуют появлению тридимита, увеличение количества газообразователя способствуе появлению кристобалита.

Дифференциально-термический анализ газообразователя показал, что потеря массы при нагреве до 1673 К составляет 100$. Это результат разложения карбоната и частично сульфата натрия, а также испарения компонентов газообразователя.

Осуществлен анализ влияния отдельных составляющих газообразс вателя на процесс вспенивания, для чего были составлены искусственные смеси из основных компонентов газообразователя - Л/агСОъ , !\faz6 0^ , NctC£ . Результаты использования искусственных с -зсе{ позволили сделать вывод о преимущественном влиянии сульфата натрия на вспучиваемость порода и несколько в меньшей степени карбоната натрия. Хлорид натрия сам по себе подавляет естествеиную вспучиваемость риолитов. Однако лучшие результаты соответствуют сочетанию сульфата натрия с хлоридом и совместном воздействии bcs компонентов.

Образование и устойчивость любой пены тесно связаны с повер: ностной энергией на фазовой границе газообразной и жидкой фаз. Чем меньше поверхностная энергия, тем легче образуется пена и те' более она устойчива. Можно предположить, что при получеши риопе на, снижение поверхностной энергии и, следовательно, образование устойчивой пены обеспечивают вода, а также анионы SO^ , ив» делящиеся и адсорбирующиеся на поверхности раздела фаз газы.

Основываясь на проведенных исследованиях и литературных дан пых, составлены возможные реакции протекающие в системе при обжи ге. Термодинамический анализ выявил те из mix, которые энергетически выгодны:

1, ЩС03 + SOz * 1/10г = Na2SOl{ + COz

2. A/azC03 + SiOz = /Va2SL03 + C0Z

3. бРе^'/ffe^ +0Z

4. С + СО ч- Нг

5. С + ZHzO - C0Z+ ZHz

6. СО + 3Fez03' ZFC&

v. СО + Fc30^ 3FcO + COz

8. Naz SO^ +C * SiOz' A/azS¿05 + СО + S0X

9. A/a¡tóOA * ZC = Naz5 * ZCOz

Ю.ЗЛ+ NazS + 4Щ* bЩЩ*4S0Z

Изменение потенциала Гиббса дан соответствующих реакций составило (ккал/моль): I."- 10,71; 2,- 70,25; 3,- 59,77; 4.- 25,34; 5.- 21,65; 6,- 45,98; 7,- 1,55; 8,- 64,92; 9.- 98,43; 10,- 102,55.

Термодинамический анализ подтвердил преобладающее влияние сульфата натрия на процесс вспенивания риолита.

Принципиальная технологическая схема получения риопена включает операции измельчения, формования, сушки, обжига и механической обработки. Исходная порода измельчается, для чего проходит стадию дробления и тонкого помола до прохождения через сито 0063. На стадии тонкого помола к риолиту добавляется расчетное количество газообразователя.

Измельченная смесь с равномерно распределенным газообразова-телем направляется на формование. Формование осуществляется из полусухой смеси. Количество связки, в качестве которой служит вода, составляет 11-12$. Давление формования ~ 6 fila. Отформованный образец поступает на сушку.

Высушенный полуфабрикат направляется на обжиг. Для опытных образцов с размерами 50x50x1,5 мм изотермическая выдержка составила 0,5 часов. После изотермической выдержки при температуре вспенивания, зависящей от требуемой плотности, материал резко охлаждается до второй изотермической выдержки соответственно при 1273 К и 1223 К для серой и красной разновидности риолита. Затем материал отжигается. По достижении комнатной температуры изделие подвергается механической обработке "для придания ему требуемых размеров.

Получение изделий больших размеров целесообразно осуществлять на стадии обжига. Для этого отформованные образцы размещаются до-

- Ib» —

Таблица 7 Таблица 8 Теплопроводность и тепло- Теплопроводность и теплоемкость риопена из серой но- емкость риопона из красной роды с плотностью 340 кг/м3 породы с плотностью 390 кг/м3

Т, К С, дж/кг*К Д , Вт/м'К Т,К С, дж/кг'К Л , Вт/и'

100 256 0,056 100 394 0,092

110 309 0,058 НО 449 0,093

120 366 0,060 120 515 0,095

130 434 0,062 130 - 596 0,098

140 500 0,065 140 664 0,100

150 571 0,067 150 733 0,102

160 651 0,070 160 799 0,105

170 725 0,070 170 867 0,108

180 799 0,071 180 937 - 0,110

190 875 0,072 190 1039 0,114

200 958 0,073 200 1144 0,117

210 1064 0,074 210 1235 0,120

220 1158 0,075 220 1323 0,122

230 1250 ' 0,077 230 1393 0,125

240 1340 0,078 240 1465 0,127

250 Í4I2 0,081 250 1530 0,125

260 1479 0,083 260 1590 0,131

270 1537 0,087 270 1624 0,132

230 1575 0,089 280 1695 0,135

290 1615 0,091 290 1730 O.IBS

300 1678 0,093 300 1792 0,14t

310 1740 0,095 310 1865 0,14*

Таблица 9

ФИЗИК0- ■технические свойства риопона

Плотность , Пористость, 5 Водопоглошение , Прочность , Ш1а~

кг/и3 открыт. обшая % по массе скатие изгиб

350 4,0 85 11,4 2,9 0,8

400 3,5 83 8,8 3,7 1.0

500 2,5 79 5,0 6,5 1,5

статочно близко друг к другу. После вспенивания они оказываются прочно скрепленными. Ограничивающим фактором в этом случае могут служить лишь возможности обжигающего агрегата.

Максимальный объем газовой фазы обеспечивают поры в виде многогранников. Условия получения риопена обеспечивают структуру материала, в котором преобладают такие поры с размерами (максимальными) от I до 3 мм. Определено изменение размеров пор в зависимости от продолжительности процесса вспенивания.

Функциональные свойства риопена характеризует в первую очередь теплопроводность. Теплопроводность и теплоемкость риопена определялись на вакуумно-криогенной установке для измерения комплекса теплофкзических свойств, созданной в НПО "Дальстандарт". Значения теплоемкости и теплопроводности для образцов различной плотности приведены в табл. 7 и 8.

Физико-технические показатели риопена - плотность, пористость, водопоглощение и прочность определялись по стандартным методикам. Результаты определения этих величин, обобщенные в группы, приведены в табл. 9. Морозостойкость образцов с плотностью не более 400 кг/к? составила более 25 циклов.

Определение коэффициента линейного термического расширения осуществлялось на высокотемпературном дилатометре ДКВ-2, Значения коэффициента дум серой породы составили </20-600 =

—7 Т у 7 1

72*10 град , а для красной породи - оС 20-600 ~ 79*10 град .

На основе полученных свойств риопен с плотностью менее 400 кг/к® классифитдированкак ячеистый плотный теплоизоляционный. Класс по теплопроводности соответствует повышенной теплопроводности.

Риопен теплоизоляционный ввиду стеклообразной структуры и соответствующего характера изменения теплопроводности целесообразно использовать для изоляции при низких и сверхнизких температурах. ,

Неорганический состав материала предопределяет его негорючесть, неподвластность грызунам и неподверженность гниению. Используя присущие материалу декоративные качества и отсутствие водопоголощония с внешней остеклованной стороны, возможно применение его взамен стандартной облицовочной плитки, особенно для нижних этажей зданий, наиболее сильно подверженных неблагоприятным атмосферным воздействиям.

ВЫВОДЫ

I» Определены минералогический состав и фазовые превращения риолитов месторождений Ангренское и Кочбулакское, Основными составляющими пород являются калий-натриевые полевые шпаты, кварц и плагиоклаз. Кратковременное воздействие высокой температуры приводит к образованию стеклообразного вещества с растворенным в нем кварцем,

2. Установлено, что кислые вулканические породы Ангренского месторождения - риолиты порфировые способны вспучиваться при резком воздействии высокой температуры (более 1573 К) на тонкоиз-мельченную смесь. Коэффициент вспучивания колеблется около 3. Способность ангренских риолитов вспучиваться и отсутствие таковой у риолитов месторождения Кочбулак объясняется различиями з химическом составе. Апгренские риолиты содержат воду.и органические примеси в количестве

3. Выявлено, что твердые отходы производства капролактама состава Ыас.%) 25-45/1Ь^О^, 40-65 Л/сггС03 , 5-12 Л/сгС£ ,

1-4 ЩО могут служить эффективным газообразователен для получения легких пористых материалов на основе ангренских риолитов. Добавление газообразователя увеличивает коэффициент вспучивания породы до 7. При исследовании влияния основных компонентов газообразователя на свойства риопена установлено преимущественное влияние сульфата натрия на процесс вспенивания.

4. Разработано устройство, предназначенное для эффективного регулирования процесса обяига при получении риопена - электронное управление температурным режимом электрических печей сопротивления.

5. Разработан состав и принципиальная технологическая схема получения легкого пористого материала на основе риолита кристаллической структуры имеющего плотность 350 кг/м^ и выше, теплопроводность 0,095 Вт/м'К и более, прочность на сжатие не менее 2 Ша, водопоглощение не более 4% объемных, морозостойкость более 25 циклов.

6. Разработана математическая модель процесса вспенивания риолита кристаллической структуры. Установлено, что зависимость между плотностью риопена, температурой и количеством газообразователя адекватно описывается полиномом 2-ой степени для риолитов изученных разновидностей - серой с содержанием железа менее 1% и красной - более 1%. Определены оптимальные условия получения рио-

nef га.

7. Исследован механизм формирования структуры риопена. Осуществлен анализ возможных химических реакций, выявлены те из них, которые термодинамически выгодны. Определено, что газообразова-тель ускоряет процесс стеклообразования, способствуя переходу кварца в расплав. Установлено, что фактором существенно влияющим на процесс вспенивания является тонкое измельчение, а также резкое воздействие высокой температуры.

8. Разработан состав сырьевой смеси и технология получения декоративных тепло- и звукоизоляционных плит на основе вспученного риолитового перлита. В качестве связки использованы жидкое стекло и поливинилацетатная эмульсия. Плотность плит на основе разработанной сырьевой смеси менее 250 кг/м^, теплопроводность не более 0,073 Вт/м*К, прочность на сжатие не менее 0,76 Ша, коэффициент звукопоглощения в диапазоне частот 125 Гц не менее 0,18 и 2000 Гц не менее 0,61.

9. Возможность практической реализации работы доказана промышленным выпуском декоративного акустического и теплоизоляционного материала на основе вспученного риолитового перлита, который в виде плит использовался преимущественно для облицовки потолков в административных зданиях. Достоверность получения риопена доказана опытно-промышленными испытаниями на заводе "Ыиконд".

Основные лолояения диссертационной работы отражены в следующих публикациях.

1. Акопян Г.Г., Фармазян P.C., Мкртчян Р.В., Григорян С „А., Халеян В.II. Сырьевая смесь для изготовления тепло- и звукоизоляционных изделий. A.c. 924019//0ткрытия. Изобретения. 1982, £ 16.

2. Туляганов.Д.У,, Мкртчян Р.В., Юсупов Р.Ю, Фарфор хозяйственно-бытового назначения на основе местных сырьевых материалов.// Сборник тезисов докладов Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Задачи молодых ученых и специалистов в повышении качества выпускаемой продукции и освоении производственных мощностей". Ч. II. - Ташкент. 1983. С.60.

3. Юнусов М.Ю., Юсупов Р.Ю., Туляганов Д.У., Мкртчян Р.В», Исматов A.A. Комплекс природоохранных мероприятий в производстве фарфора."//Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума "Охрана окружающей среды в химической, нефтехимической промышленностях и промышленности по производству минеральных удобрений". - Самарканд. 1983. С. 159.

4. Исматов A.A., Юнусов М.Ю,, Мкртчян Р.В. Изучение фазовых превращений риолитов месторождения Кочбулак в процессе термообработки. /Узбекский геологический журнал. 1984, й I, G. 9-12.

5. Юнусов М.Ю., Юсупов Р.Ю., Тулчганов-Д.У., Мкртчян Р.В., Исматов A.A. Изделия тонкой и строительной керамики на основе сырьевых материалов Узбекистана.//Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания "Керагаки-86". - Москва. 1986. С. 68.

6. Юнусов М.Ю., Туляганов Д.У., Юсупов Р.Ю., Мкртчян Р.В. Исследование сырьевых материалов местного назначения и изделий на их основе.//Сборник научных трудов "Химия и технология силикатных и тугоплавких неметаллических соединений". - Ташкент. 1986. С. 62-65.

7. Мкртчян Р.В., Исматов A.A. Стеклообразный ячеистый теплоизоляционный материал.//Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Физико-химические основы переработки бедного природного сырья и отходов промышленности при получении жаростойких материалов".

- Сыктывкар. 1989. С. 101.

8. Мкртчян Р.В,, Ким Ген Чан, Исматов A.A. Сырьевая смесь для изготовления неорганических легковесных изделий. A.c. 1629283//0ткрытия. Изобретения. 1991, Jj 7.

9. Мкртчян Р.В., Ким Ген Чан. Легковесный материал на основе кислых вулканических пород,//Тезисы докладов Международной школы-симпозиума "Физика и химия твердого тела". - Благовещенск. IS9I. С. 158.

10. Мкртчян Р.В., Шакиров Ш.Ю. Оптимизация технологии получения легковесного материала на основе риолитов./Узбекский химический журнал, 1992, JS 5, С. 69-73.

РИОЛИТЛАР АСОСИДА ЕНГИЛ FOBAKJffi МАТЕРИАЛЛАР ОЛИШ ТЕХНОЛОГИЯМ ВА ТАРКИБИНИ ДАЙТА ИШЛАШ

Риолитлар - кенг тарчалган тог нинслари булиб, тарки-бида »St Ог шадори 73^ дир. Афирли риолитлар перлитлар деб аталиб, вулчон шишаоидан ташкил топгандир. Перлитларни куй-дириб, ыайдалаш асосида енгил донадор материаллар олинади. Арагацс фойдали чазшшасидан олинган, куйдирилмаган перлит-лар асосида иссичлик га овоз з^имояловчи, декоратив ыатериал-лар олиш технологиям ва таркиби шлаб чщарилган булиб, улар acocan чурилш биноларинк устки чисмини безапда коыин-лар сифатида шлатилади. Борловчи сифатида суюч шииа ва полм-винилацетаг эмульсияси чулланилади. Ма^сулот зичлиги 250 кг/М^ дан камроч, иссичлик уткаэувчанлиги 0,073 Вт/ы'К дан катта-роч, сичилишга ыустаз?камлиги 0,61 Ш1а дан камроч, овоз ютии коэффициенти 125 Гц тулчин диапазони оралигида ыасофа 0,18 дан каыроч ва 2000 Гц да 0,61 дан камроч.

Кристалл структурага эга риолитлар нисбатан кам чуллани-лади. Уларнинг асосий ташкил этувчилари калий-нагрийлш; дала шпаги ва квзрцдир. Ангрен риолигларнкнг щори томпературада урилишида купирувчанлик ровакли енгил материал - риопен олш-да кулланилади. Риопон олишнинг технологии схемаси ва унинг таркиби ишлаб чичилган. Табиий риолитнинг купирувчанлик чоби-лиятини ошириш учун таркиби А/а2С03 ва A/az60.\ дан иборат газ з?осил чиловчи - капролактам шлаб чщариининг чаттич чи-чиндиси чУлланиладн.

Риолитларнинг купириш температураси ва газ эрсил чилув-чининг оптиыал мичдори тадчичотнинг математик усулида режа-лаштирилган;

Риопен структурасининг ^оскл булка механизм« аничлан-ган. Буладиган юшёвмй реакцмялар та^лил чилинган.ва уларнинг ичидан термодинамик жихатдан авзаллари аничланган.

Олинган материал ячейкали структурага зга булиб, у асо-сан ёпич роваклардан иборат ва чуйидаги хоссаларга эга: зичлиги 350 кг/м^ ва ундан кщори, иссичлик уткаэувчанлиги 0,095 Вт/м'К ва ундан ортич, сичилишга муста^камлиги 2 ИПа дан каы эмас, сув ютувчанлиги э^акыидан

DEViilOHJHiT 01' COKPOSIi'IOH Aim i'ECffiiOLOGY

0? LIGHT POROUS IIA'i'KRIAlS Oil A BASIS OP RI01ITS

Ukrtchyan R.V.

Riolits are widespread, mountainous rocks containing more than 735- of SiO^. Perlits are one of the sort of riolit3 which consist of voice,nic glass. Capability of perlit ponder to swell up under heating is used for obtaining light granules and other materials on their basis. ,

The technology of heat- and sound-isolated decorative material vithout thermal treatment on the perlit basis haa been developed for inner coverage of buildings. liquid glass and polyvinyl-acetat emulsion frere used as a linkage, 'i'he properties of such materials are follcr.ing: density is les3 than 250 kg/nr3, heat conductibility is no more than 0.073 W/(n°C), compression strength is no less than 0.76 I.iPa, curve is no less than 0.61 I.IPa, sound-absorption coefficient in the band of frequency of 125 Hz is no less than 0.18 and on a frequency of 2,000 IIz it is no less than 0.61.

However riolits -fith crystalline structure mainly consisting of potassium-natrium feldspar and quartz are not widely used.

Capability of crystalline riolits from the Angren deposit to s^ell up under the percussion action of high temperature have been used for obtaining light porous material which has been called "riopen". The composition of riopen and the fundamental technological scheme of obtaining of riopen have been vorked out. In order to increase spelling properties gas generator - solid uaste of production of caprolact&ra, containing ITagCO^ and IiagSO^, have been used.

Using mathematical methods of planning of the experiment such characteristics as optimum quantity of gas generator and temperature for su-elling up of riolit have been found.

The obtained material ha3 honeycomb structure with follo-ning properties: density is 350 kg/ra , heat conductibility is 0.095 W/m°C and over, compression strength is no less than 2 I.iPa, Hater absorption is no more than 4a by volume. .