Незначительное вспенивание смесей в атмосфере азота можно объяснить тем, что основная часть газов, образующихся при окислении углерода сорбционной влагой, выделяется до начала спекания смеси, и вспенивание происходит за счет сравнительно небольшого объема газов, возникающих при взаимодействии углерода с химически связанной водой.

При этом удовлетворительное вспенивание наблюдается при более низком содержании углерода (0,25— 0,4%), что связано с ускорением капсуляции частиц газообразователя стекломассой при более низкой его концентрации. Процесс вспенивания активизируется также и при увеличении содержания в стекле связанной воды.

Кривые ДТА

Потери массы пенообразующих смесей

В окислительной среде для всех смесей характерно слабое вспенивание (Kv<=2) и неравномерная структура пеностекла, что, по-видимому, связано с окислением значительного количества углерода до завершения процесса спекания пенообразующей смеси.

Таким образом, при отсутствии SО3 в стекле окислительно-восстановительный процесс в спеках пенообразующих смесей протекает частично за счет взаимодействия углерода с водой, сорбированной на поверхности смеси и содержащейся главным образам в стекле химически связанной воды (реакции):

При отсутствии SО3 в стекле окислительно-восстановительный процесс в спеках пенообразующих смесей протекает частично за счет взаимодействия углерода с водой

Так как в случае сорбированной влаги процесс ограничен водосодержанием стекла, объем выделяющихся газов невелик и вспенивание смесей недостаточное.

Так как в случае сорбированной влаги процесс ограничен водосодержанием стекла, объем выделяющихся газов невелик и вспенивание смесей недостаточное

При этом интенсивнее вспениваются смеси с небольшим содержанием углерода, в которых обеспечивается достаточный контакт между частицами, стекла и более раннее образование на поверхности спеков стекловидной газонепроницаемой пленки, препятствующей выходу образующихся газов.

С увеличением концентрации углерода в смеси процесс спекания ее замедляется вследствие ухудшения контакта между частицами стекла. Поэтому образующиеся при взаимодействии водяных паров и углерода продукты частично или полностью выделяются в атмосферу печи, и процесс вспенивания тормозится. В присутствии кислорода в атмосфере печи ускоряется окисление углерода в поверхностном слое смеси, поэтому вспенивание пеностекла во внутренних слоях спека несколько интенсифицируется. Однако в этом случае, как и в нейтральной среде при высокой концентрации углерода, нарушается однородность структуры пеностекла, что можно объяснить неодновременной и неравномерной капсуляцией частиц газообразователя стеклом, а также локальным изменением вязкости расплава при окислении в нем углерода.

Исследование пенообразования в смесях на основе стекол, не содержащих SО3, показало, что в процессе вспенивания пеностекла принимают участие водяные пары, содержащиеся в стекле в виде сорбированной влаги или химически связанной воды.

Однако образующиеся в результате взаимодействия с углеродом газы (СО, СO2, Н2) не обеспечивают удовлетворительного хода процесса из-за явно недостаточного их количества, а также преждевременного удаления их из спеков в связи с неблагоприятными условиями формирования газонепроницаемых спеков. Следовательно, для повышения активности процесса вспенивания, кроме воды, необходим еще компонент, способный взаимодействовать с углеродом, например S03. Кроме того, процесс необходимо вести в условиях, обеспечивающих сохранность газообразователя до начала реакций взаимодействия его с окисляющими компонентами, т. е. в нейтральной среде.

Пенообразование в смесях на основе сульфатсодержащих стекол.

Процессы газо- и пенообразования в смесях на основе сульфатсодержащего стекла изучали в нейтральной среде в зависимости от концентрации углерода в пенообразующей смеси, степени дисперсности стекла, температуры и продолжительности вспенивания. Для обеспечения заданного ( ~ 0,3%) содержания S03 в шихту для варки стекла вводили посредством сульфата натрия 1 % Na20. Первоначально было изучено влияние изменения концентрации углерода в интервале 0,1—0,5% и температуры опыта 850—930 °С при постоянных дисперсности смеси 7000 см2/г и продолжительности процесса 10 мин.

Химический состав твердой фазы и отходящих газов (стекло не содержащее серу)

СТРАНИЦЫ: