CC BY
47
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2010, том 53, №11_______________________________
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
УДК 622.692.4:620.197
Р.Усманов, Г.М.Самадова, Х.М.Назаров, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев
ВЛИЯНИЕ ГУДРОНА РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА НА СВОЙСТВА ПЕРЛИТО-КЕРАМИЧЕСКИХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
Введение в состав перлито-керамической массы незначительного количества гудрона растительного масла улучшает равномерность распределения частиц, в результате чего увеличивается пористость за счет выгорания гудрона при обжиге, что способствует уменьшению коэффициента теплопроводности, а также повышению механической прочности полуфабриката и готовых изделий.
Ключевые слова: гудрон растительного масла - перлито-керамическая масса - теплоизоляционные материалы.
Перлито-керамические изделия являются одними из наиболее эффективных теплоизоляционных материалов, используемых в условиях высоких температур и успешно применяемых на заводах России. Действующие предприятия по производству таких изделий используют лёгкий перлитовый песок, в частности Арагацкий (насыпная плотность 60-100 кг/м3), а в качестве связующего применяют глинопорошок в виде шлама из высокопластичной бентонитовой глины [1]. Отсутствие такого сырья в Таджикистане явилось предпосылкой изучения возможности получения керамоперлита с использованием местных умереннопластичных глин путем добавления в шликер этаноламиновых солей гудрона растительного масла (ЭАСГРМ), полученных из отходов масложиркомбината и кубовых остатков этаноламиновой очистки газа от И28 и С02. Наличие гидроксильных и карбоксильных групп в полимерных цепях у соли обеспечивает высокую связывающую способность, придает заготовкам большую прочность, что приближает её по этим свойствам к ПАВ [2].
Поэтому представляется важным выяснение влияния небольшого количества ЭАСГРМ на физико-механические и теплофизические свойства перлито-керамических теплоизоляционных материалов из минерального сырья Таджикистана.
Нами была проведена работа по подбору составов перлито-керамических изделий с использованием вспученного перлитового песка из Ташкескенских перлито-обсидианов с насыпной плотностью 350-450 кг/м3 и глинистого сырья Тешик-Ташского месторождения Республики Таджикистан. Результаты подбора составов представлены в табл. 1.
Адрес для корреспонденции: Усманов Рахматжон. 734063, Республика Таджикистан, Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АНРТ. E-mail: [email protected]
S75
Таблица 1
Подбор шихт полуфабриката керамоперлита на основе песка из сырья Ташкескенского месторождения и шликера из Тешик-Ташской глины
Содержание ЭАСГРМ, кг Лабор. состав Насыпная плотность, кг/м3 Расход материалов на 1м3 Формо- вочное давление, кгс/см2 Характеристика образцов
Песок, л Шликер, л глина, кг песок, кг вода, л Прочность при сжатии, кгс/см2 Плотность, кг/ м3
0 1 0.20 410 106 534 114 10 12.5 640
0.5 1 0.20 410 105.5 534 114 10 14.0 637
1.0 1 0.20 410 105.0 534 114 10 14.5 634
2.0 1 0.20 410 104.0 534 114 10 14.0 630
Из табл.1 видно, что введение ЭАСГРМ приводило к увеличению предела прочности перли-то-керамического черепка высушенных образцов с 12.5 до 14.5 кгс/см2. Введение в состав перлитокерамической массы незначительного количества ЭАСГРМ (~0.5-1.0%) повышало прочность полуфабриката на 15%, что связано с физико-химическими свойствами, а именно - с армирующими пластифицирующими свойствами.
Кроме того, проведённые опыты показали, что введение в состав перлито-керамической массы ЭАСГРМ уменьшало продолжительность сушки опытных образцов по сравнению с исходной на 30-40 мин. Это связано с полярным характером молекул геля ЭАСГРМ, которые воздействуют на диполи воды, способствуя ее упорядочиванию и более равномерному распределению влаги по всему объему массы, соответственно, равномерной сушке. Шликер готовился путем мокрого помола глин Тешик-Ташского месторождения на лабораторной шаровой мельнице. Приготовленный шликер полностью проходил через сито 0063 (10000 отв./см2), содержал в своем составе 40-45% сухого вещества и 55-60% воды. Отмеренное количество песка и шликера перемешивали на лабораторной растворомешалке и формовали изделия на фрикционном прессе при давлении 1.5-2.0 Мпа.
Обжиг производили в лабораторной камерной печи, работающей на жидком топливе, по следующему режиму: подъём температуры от 0 до 400°С - по 100°С в ч; то же от 400°С до 850С по -150°С в ч; выдержка при 850°С - 1 ч.
Обожжённые образцы имели четкие грани, без трещин и отколостей. Прочностные характеристики образцов показаны в табл. 2.
Таблица 2
Физико-механические свойства обожжённых керамоперлитов на основе песка из сырья Ташкескенского месторождения и шликера из Тешик-Ташской глины
Содержание ЭАСГРМ, кг Насыпная плотность песка, кг/м Характеристика образцов
предел прочности, кгс/см2 объёмная плотность, кг/м3
при изгибе при сжатии
0 410 10 23 800
0.5 410 11 25 780
1.0 410 12 27 760
2.0 410 12.5 28 750
Из табл. 2 видно, что введение ЭАСГРМ приводило к увеличению предела прочности перли-то-керамического черепка обожженных образцов при изгибе с 10 до 12.5 кг/см2, а при сжатии - с 23 до 28 кг/см2.
Сравнение термограмм перлито-керамической исходной массы с массой, содержащей 1% ЭАСГРМ, показало, что в первой массе дегидратация происходила медленно, с выраженным эндотермическим эффектом при 180°С. Во второй массе, содержащей ЭАСГРМ, экзотермический эффект с максимумом 380°С, вызванный началом процесса выгорания ЭАСГРМ, сопровождался значительными потерями масс в интервале температур 380-600°С.
Таким образом, введение в перлито-керамические массы небольшого количества ЭАСГРМ повышало механическую прочность, улучшало равномерность распределения частиц, а также увеличивало пористость за счет выгорания ЭАСГРМ при обжиге, что способствовало уменьшению коэффициента теплопроводности. Повышение механической прочности полуфабриката и готовых изделий приводило к снижению технологических отходов при производстве, отправке, транспортировке и заборке изделий.
Термическую стойкость изделий определяли по ГОСТу 7875-56 при температуре 850°С и охлаждали их на воздухе. Изделия выдерживали 10 циклов. После испытаний образцы не имели нарушений структуры, трещин, отколостей.
Было изучено влияние температуры в интервале от 75 до 790°С горячей стороны образца на коэффициент теплопроводности. Результаты показаны в табл. 3, из которой видно, что коэффициент теплопроводности перлито-керамической исходной массы выше, чем у массы, содержащей 1% ЭАСГРМ. Перлито-керамические изделия, полученные без ЭАСГРМ, не соответствуют ГОСТу по требованиям плотности и теплопроводности, а содержащие 1% ЭАСГРМ при условии эксплуатации и температуре не выше 850°С соответствуют требованиям, предъявляемым к огнеупорным теплоизоляционным изделиям такой же плотности.
Таблица 3
Влияние температуры на коэффициент теплопроводности
Содержа- ние ЭАСГРМ, % Характеристика образцов Коэффициент теплопроводности образцов
объёмная плотность, кг/м3 предел прочность при сжатии, кгс/см2 температура горячей поверхности, °С средняя температура образца, °С коэффициент теплопроводности, ВТ/м.К
75 55 0.22
100 80 0.32
200 136 0.33
300 145 0.33
0 750-800 23
400 265 0.34
460 285 0.34
600 350 0.35
760 460 0.36
75 55 0.20
150 112 0.23
200 140 0.23
300 205 0.24
0.96 650-725 27
400 263 0.245
450 280 0.25
600 350 0.26
790 480 0.28
Поступило 29.09.2010 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сухарев М.Ф., Майзель И.Л., Сандлер В.Т. - Производство теплоизоляционных материалов. -М.: Высшая школа, 1981, с.179.
2. Усманов Р., Кучаров М.С. и др. - Изв.АН РТ Отд. физ.-мат.,хим.,геол.,техн. наук, 2009, №3, с. 38-43.
Р.Усмонов, Г.М.Самадова, Х.М.Назаров, И.Н.Ганиев ТАЪСИРОТИ ^АТРОНИ РАВГАНИ РАСТАНЙ БА ХОСИЯТИ МАВОД^ОИ ГАРМИНОГУЗАРИ ПЕРЛИТО- САФОЛЙ
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илм^ои Цумхурии Тоцикистон
Дар ма^ола тад^щот оиди интихоби таркиби пайвасткунандаи композитсионй бо исти-фодабарии намаки этаноламинй ^атрони равгани растанй ва хоки махалии пластикиаш миёна барои изолятсияи перлито-сафолй оварда шудааст. Иловаи намаки этаноламинии к;атрони равгани растанй (0.46-0.96%) ба таркиби массаи перлито-сафолй мустахдамии механикй ва гар-миногузари онро бехтар мегардонад.
Калимщои калиди: цатрони равгани растанй - масссаи перлито-сафолй - мавадцои гармногузар.
R.Usmanov, G.M.Samadova, Kh.M. Nazarov, I.N.Ganiev EFFECT OF TARS VEGETABLE OIL ON THE PROPERTIES OF PERLITO-CERAMIC HEAT-INSULATION MATERIALS
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
Introduction in structure of perlito-ceramic weight of insignificant quantity EASTVO (0.46-0.96 %) improves uniformity of distribution of particles and as a result increases porosity at the expense of burning out EASTVO at roasting that promotes reduction of factor of heat conductivity, and also increase of mechanical durability of a half-finished product and finished articles.
Key words: tars vegetable oil - perlito-ceramic mixture - insulation materials.
S7S
