Разбавление раствора щелочного силиката водой (добавка новых порций) повлекла за собой дальнейшее увеличение толщины пленки геля SiO2, из-за чего растворение стекла замедлилось. Следовательно, процесс гидратации стекол необходимо вести при минимальном увлажнении стекла или в условиях, исключающих увеличение толщины образующихся защитных пленок, которые, очевидно, имеют незначительную водопроницаемость.

Кинетика растворения частиц стекла

По-иному протекает этот процесс при диспергировании стекол в водной среде. С одной стороны, вследствие систематического разрушения на поверхности частиц стекла отсутствуют защитные пленки геля кремнекислоты, с другой, по мере повышения дисперсности стекла в реакциях с водой участвуют все новые частицы со свежей поверхностью излома, обладающей минимальной устойчивостью к действию воды или щелочи. Подобные условия стимулируют ход реакции (3.3), хотя можно также предположить и растворение силикатов в воде по реакции (3.4), поскольку химическим анализом фиксируется наличие в фильтрате щелочи и образование раствора щелочного силиката по реакции (3.5).

Если скорость гидролиза стекла количественно можно оценить по степени щелочности фильтрата пульпы (см. рис. 3. 5), то степень гидратации с достаточной точностью определяется термографическим методом От соотношения в стекле продуктов гидролиза и гидратации зависят характер кривых дегидратации и температурный интервал выделения связанной воды, которая, как известно [3, 7], ускоряет процесс вспенивания пеностекла,

Характер кривых дегидратации стекла 6Н, подвергнутого диспергированию в шаровой мельнице в присутствии воды (W = 35%), свидетельствует об изменении степени гидратации и гидролиза стекла в зависимости от продолжительности процесса и дисперсности. Так, в ходе процесса четко прослеживается как повышение щелочности фильтрата (см. рис. 3.5, кривая 1), так и увеличение потерь массы при нагревании проб выше температуры удаления сорбированной влаги (>150 °С). Наличие геля кремнекислоты в пробах стекла было подтверждено также с помощью электронной микроскопии (рис. 3.9). Уже в первые часы помола в предварительно высушенных при 200 °С пробах стекла обнаружены участки аморфного вещества, локализирующегося в основном на поверхности частиц в виде тонких пленок (рис. 3.9, а). Толщина их увеличивается по мере удлинения продолжительности помола (рис. 3.9, б, в). После 4-часовой работы мельницы количество геля кремнекислоты увеличивается настолько, что его становится достаточно для заполнения всех межзерновых пустот (рис. 3.9, г, д). По мере удлинения сроков хранения пульпы процесс гидратации стекла настолько активизируется, что можно наблюдать полное растворение мелких частиц стекла (рис. 3.9, е—з).

На кривых ДТА (рис.3.10, кривые 1—12) фиксируются три последовательно расположенных эндотермических эффекта в области температур 100—135, 432—600 и 750—850 °С. Первый, согласно работам [227, 229], соответствует удалению сорбированной на поверхности частиц влаги, второй, сдвигающийся по мере увеличения продолжительности процесса диспергирования в область более высокой температуры, — удалению гидратной воды и третий (при 750—850°С), очевидно, вызван вспениванием проб стекла.

Микроструктура образцов стекла

СТРАНИЦЫ: