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 (K_v), 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/см^г 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).