Ход процесса пенообразования рассматривали исходя из данных анализа твердой фазы и отходящих газов (табл. 15), а также по характеру структуры полученных образцов.
Изучено также совместное влияние дисперсности стекла и концентрации углерода на процесс вспенивания (табл. 16) при удельной поверхности смеси 5000 и 7000 см2/г, концентрации углерода 0,2 и 0,4% и температуре 850, 870 и 890 °С.
Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы о характере протекания процесса вспенивания пенообразующих смесей на основе сульфатсодержащих стекол в нейтральной среде (азот).
Интенсивность вспенивания в зависимости от концентрации углерода имеет нелинейный характер (см. табл. 15); максимум данной функции наблюдается при ~0,2% С, далее скорость процесса снижается до минимума. Наиболее равномерная структура пепомасс формируется из смесей, содержащих <=0,2% С. Возрастание концентрации углерода в изученных смесях приводит к резкому нарушению равномерности структуры, а также замедляет процесс формирования пеностекла.
Влияние температуры на интенсивность процесса пенообразования (см. табл. 15) зависит от концентрации углерода. В смесях, содержащих <=0,2% С, повышение температуры в указанном интервале незначительно ускоряет процесс вспенивания, тогда как при 0,4% С положительное влияние температуры ощущается в большей степени.
Однако фактор температуры не является основным, так как ее повышение не вызывает вспенивания смесей, содержащих >=0,5% С.
Снижение степени дисперсности стекла в указанных пределах уменьшает скорость и интенсивность процесса пенообразования и повышает его температуру. В смесях, содержащих >=0,4% С, снижение удельной поверхности стекла до 5000 см2 г приводит к полному прекращению пенообразования. Увеличение выдержки и температуры опыта не изменяет полученного результата.
В изученных составах спеков пенообразующих смесей (табл. 16) отмечаются незначительные потери SО3 в твердой фазе в присутствии окислов углерода и присутствие СО и СO2 в газообразной, что свидетельствует о неполном окислении углерода по схеме реакций (4.6) и (4.7). Интенсивность окислительно-восстановительных процессов существенно снижается при уменьшении дисперсности стекла до 5000 см2/г и увеличении концентрации углерода в смеси; это связано с торможением спекания частиц стекла, поскольку при тех же концентрациях углерода в смеси с большей удельной поверхностью процесс вспенивания активизируется.
Влияние газовой атмосферы печи на процесс пенообразования в сульфатсодержащем стекле.
Газовая сажа ввиду ее высокой активности обладает наибольшей чувствительностью к действию окислительной среды (воздуха), поэтому газовые смеси для создания заданной атмосферы в печи вспенивания готовились на основе азота и водяных паров. Наряду с этим для выявления роли водяных паров в ходе окислительно-восстановительных процессов при вспенивании пеностекла пенообразующие смеси готовились на основе гидратированных стекол, содержащих 0,12% Н20 и 0,3% S03.
Содержание связанной воды в заданных пределах (после 5 мин выдержки при 600 °С) было подтверждено термографическим анализом. Составы исследуемых смесей, их дисперсность и продолжительность вспенивания были приняты такими же, как и для вспенивания в нейтральных условиях (азот). Ход процесса пенообразования рассматривали по данным анализа твердой фазы газообразных продуктов (табл. 17) и значениям коэффициента объемного вспенивания при 850 °С (рис. 4.12).
Выполненные исследования показали, что потери массы возрастают по мере повышения концентрации водяных паров в атмосфере печи. Химическим анализом подтверждено присутствие в газообразных продуктах H2S, общее количество которых в смеси с химически связанной водой увеличилось с 6,3 до 11,7% при одновременном увеличении общих потерь в спеке. Присутствие водорода в газообразной фазе указывает на протекание реакций восстановления Na2SO4 углеродом в атмосфере водяных паров (реакция (4.12)), скорость которой повышается с увеличением в смеси концентрации Н2O (рис. 4.12, кривые 2—6).
- 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