При «мокром» способе диспергирования решающая роль в ускорении процесса принадлежит добавкам, способствующим максимальному снижению поверхностного натяжения жидкой фазы системы.
2. Кинетика процесса вспенивания пеностекла в присутствии воды
Отмеченное нами выше понижение температуры вспенивания пеностекла в присутствии гидратной воды (рис. 3.10) оценено лишь качественно. При этом снижение температуры связывалось с уменьшением вязкости расплава за счет встраивания в структурную сетку стекла ионов (0Н), которые разрывают непрерывную цепь ее на отдельные звенья. Если допустить, что вода реагирует со связью Si—О—Si, образуя две связи Si—ОН, то пространственная сетка стекла с увеличением содержания в нем гидроксильных групп окажется связанной менее прочно. Значит, существует взаимосвязь между концентрацией связанной воды в стекле и его вязкостью, которую можно использовать в качестве критерия для количественной оценки влияния степени гидратации стекла на процесс вспенивания пеностекла.
В работах М. П. Воларовича с соавторами [232—234], С. П. Каменецкого [235], А. В. Жукова с соавторами [236, 237], И. Н. Явица [238—241] и других, где рассматриваются вопросы о влиянии газов (Н2О, SО2, F) на вспучивание расплавов горных пород, также отмечается уменьшение вязкости расплавов и повышение их текучести в результате действия проходящих через них водяных паров и некоторых других газов. Причем в наибольшей степени это относится к вязкости в низкотемпературной области (до 1000 °С).
Нами проанализировано влияние газовой атмосферы и связанной воды на скорость спекания и вспенивания пенообразующих смесей, приготовленных «сухим» и «мокрым» способами на основе стекла 2Н (эталон), высокоглиноземистого 6Н [3] и алюмоборосиликатного [242]. Составы и свойства стекол приведены в табл. 6 и 7. В качестве газообразователей были использованы наиболее изученные: кокс — 2%; антрацит — 1,7; активная газовая сажа марки ДГ 100—0,3%.
В ходе эксперимента определялись вязкость плотных стекол и спеков, полученных из таблеток дисперсного стекла с удельной поверхностью 6000 см2/г с добавкой газообразователя, и коэффициент вспенивания (Kv), выражающий отношение высоты вспененного образца (ΔН + Н) к его первоначальной высоте (Н).
При определении коэффициента вспенивания пробы пенообразующей смеси по 10 г уплотнялись в тигле под нагрузкой 100 г/смг для достижения равной степени уплотнения.
Опыты проводились на установке (рис. 3.11), позволяющей изменять температурный и газовый режимы в зависимости от условий эксперимента. Чтобы исключить влияние примесей металлического железа на изменение процесса вспенивания (рис. 3.12), пенообразующие смеси готовились по одному и тому же режиму в шаровой мельнице с постоянными параметрами работы.
Для определения вязкости спеков готовились таблетки диаметром 20 мм и высотой 6 мм при давлении прессования 1000 кгс/см2. Объемная масса их после прессования равна 1,6 г/см3.
На примере пенообразующей смеси из стекла 2Н и антрацита показано (рис. 3.12, а), как металлическое железо, обычно присутствующее в пенообразующей смеси, снижает коэффициент объемного вспенивания, что свидетельствует об отрицательном действии металлического железа (очевидно, и других твердых частиц) на текучесть силикатного расплава.
Наименьшей чувствительностью к действию окислительной среды (воздуха) обладают смеси, у которых в качестве газообразователя применен кокс (рис. 3.13, в). Очевидно, это связано с пониженной реакционной способностью кокса по сравнению с антрацитом (рис. 3.13, а, г) и тем более с активной газовой сажей (рис. 3. 13, б), которая в окислительной атмосфере в условиях данного эксперимента почти полностью выгорает (рис. 3.13, б, кривая 1).
- 1 •
- 2 •
- 3 •
- 4 •
- 5 •
- 6 •
- 7 •
- 8 •
- 9 •
- 10 •
- 11 •
- 12 •
- 13 •
- 14 •
- 15
- 16 •
- 17 •
- 18 •
- 19 •
- 20 •
- 21 •
- 22 •
- 23 •
- 24 •
- 25 •
- 26 •
- 27 •
- 28 •
- 29 •
- 30
- 31 •
- 32 •
- 33 •
- 34 •
- 35 •
- 36 •
- 37 •
- 38 •
- 39 •
- 40 •
- 41 •
- 42 •
- 43 •
- 44 •
- 45
- 46 •
- 47 •
- 48 •
- 49 •
- 50 •
- 51 •
- 52 •
- 53 •
- 54 •
- 55 •
- 56 •
- 57 •
- 58 •
- 59 •
- 60
- 61 •
- 62 •
- 63 •
- 64 •
- 65 •
- 66 •
- 67 •
- 68 •
- 69 •
- 70 •
- 71 •
- 72 •
- 73 •
- 74 •
- 75 •
- 76