УДК 667.6

ПРИМЕНЕНИЕ ЦЕНОСФЕР ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗОЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОГНЕУПОРНОГО ПОКРЫТИЯ

Захаров В.А.1, Кулешов Д.А.2, Федяева О.А.3, Фисенко Т.Е.4
1ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет», студент
2ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет», студент
3ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет», доцент, д.х.н.
4ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет», студент

Аннотация
В работе с использованием комплекса методов определены физико-химические характе-ристики ценосфер: дисперсионный состав, насыпная плотность, pH водной суспензии, удельный вес, тепловой эффект реакции взаимодействия с водой. Составлен рецепт вод-но-дисперсионной краски на основе ценосфер. Установлено, что введение минеральных добавок стабилизирует водно-дисперсную композицию и препятствует её расслоению. Проведены испытания двухслойного покрытия при воздействии высоких температур. Отмечено изменение его цвета и фактуры. Определён коэффициент теплопроводности двухслойного покрытия.

Ключевые слова: жидкая тонкослойная термоизоляция, краска, огнестойкость, ценосферы


THE USE OF CENOSPHERES ANGRY ENERGY FOR THE CREATION OF FIREPROOF COATINGS

Zakharov V.A.1, Kuleshov D.A.2, Fedyaeva O.A.3, Fisenko T.E.4
1Omsk State Technical University, student
2Omsk State Technical University, student
3Omsk State Technical University, D. SC., associate Professor
4Omsk State Technical University, student

Abstract
In the work with the use of methods defined physico-chemical characteristic properties of cenospheres: dispersion composition, bulk density, pH of water suspension, the proportion, the heat of reaction of interaction with water. Made recipe water-dispersion paint on the basis of cenospheres. It is established that the introduction of mineral additives stabilize the water-dispersed composition and prevents separation. Tested two-layer coating when exposed to high temperatures. A marked change in its color and texture. Determined coefficient of thermal conductivity of two-layer coating.

Рубрика: 02.00.00 ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Захаров В.А., Кулешов Д.А., Федяева О.А., Фисенко Т.Е. Применение ценосфер энергетических зол для создания огнеупорного покрытия // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/12/61667 (дата обращения: 20.11.2016).

Ценосферы – это полые стеклокристаллические алюмосиликатные микросферы, которые образуются в составе золы уноса при сжигании углей на тепловых электростанциях [1-3]. Они накапливаются в виде всплывающего шлама в специальных котлованах. Ценосферы являются хорошим наполнителем при производстве изделий из пластмасс, гипса, керамики, облегченных цементов и др. Изделия с их добавлением обладают повышенной износостойкостью, легкостью, высокими изоляционными свойствами и низкой стоимостью [3, 4].  

Целью нашей работы явилась разработка состава водно-дисперсионной краски на основе ценосфер, защищающей покрываемые поверхности от возгорания и воздействия агрессивных сред. Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи: определить дисперсионный состав ценосфер, насыпную плотность, pH водной суспензии, фракционное разделение в гексане, тепловой эффект реакции взаимодействия с водой; cоставить рецепт краски; испытать устойчивость краски к воздействию высоких температур; определить коэффициент теплопроводности двухслойного покрытия. Поставленные задачи были решены применением комплекса методов. Гранулометрические характеристики ценосфер изучали микроскопическим методом, который заключался в визуальном определении размеров, числа и формы частиц в поле зрения микроскопа [5]. Фракционирование частиц осуществляли разделением в поле тяжести с использованием гексана в качестве дисперсионной среды. Насыпную плотность частиц определяли в соответствии с ГОСТ 10898-64. pH водной суспензии определяли с помощью pH-метра АНИОН 4100. Тепловой эффект реакции взаимодействия ценосфер с водой изучали на учебно-лабораторном комплексе «Химия». Коэффициент теплопроводности краски определяли калориметрическим методом.

Результаты дисперсионного анализа ценосфер представлены на рис.1. Среднечисленный радиус частиц составил 318,2 мкм, коэффициент полидисперсности k < 1.

В табл. 1 представлены результаты определения физико-химических характеристик ценосфер. Согласно полученным данным, 78,8 % частиц имеют удельный вес менее 1, но более 0,6548 г/см3, остальные  21,2% -  менее 0,6548 г/см3. Разделение на фракции происходило в течение одной минуты. Значение насыпной плотности ценосфер составляет 400,7±0,94 кг/м3 и находится в согласии с литературными данными [3, 4]. Измерения pH водной суспензии с частичной концентрацией 1 г/ 25 мл показали щелочной характер среды (рис. 2). Постоянное значение pH устанавливается течение 10 минут. Взаимодействие ценосфер с водой сопровождается незначительным поглощением тепла. Принимая во внимание щелочной характер водной суспензии ценосфер и наличие в их составе силикатов натрия и калия, можно предположить, что отрицательный тепловой эффект может быть обусловлен гидролизом этих солей:

K2SiO3 + HOH ↔ KOH + H2SiO3 ; Na2SiO3 + HOH ↔ NaOH + H2SiO3.

Рис. 1. Интегральная кривая распределения частиц по размерам

Таблица 1. Физико-химические характеристики ценосфер

Массовая доля всплывающих частиц в гексане, %

Массовая доля тонущих частиц в гексане, %

Время разделения суспензии на фракции в гексане, с

Насыпная плотность, кг/м3

pH водной суспензии

Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

Тепловой эффект взаимодействия с водой, кДж/г

21,2

78,8

60

400,7

8,44

0,14

- 0,117

 

Рис. 2.  Изменение pH водной суспензии ценосфер со временем перемешивания

Определив необходимые физико-химические характеристики ценосфер, нами был разработан рецепт водно-дисперсионной краски. Ввиду того, что ценосферы гораздо легче воды и при введении их в водные растворы быстро всплывают, то введением специальных добавок удалость достигнуть стабилизации водных суспензий и получить устойчивую к расслоению водную композицию. На рис. 3 представлены фотографии металлической детали, покрытой водно-дисперсионной краской на основе ценосфер до и после отжига. В результате отжига при 873 К покрытие изменило цвет, фактуру, но от детали не отслоилось. Коэффициент теплопроводности двухслойного покрытия соответствует литературным данным [3, 4].

Рис. 3. Металлическая деталь, покрытая краской при комнатной температуре (а), и после отжига при 873 К в течение 30 мин (б).

Таким образом, в результате проведённых исследований нами определены физико-химические характеристики ценосфер ТЭЦ-5 (г. Омск) и разработан рецепт водно-дисперсионной краски для огне- и теплозащиты.


Библиографический список
  1. Чайка, Е.А. Новые технологии переработки отходов в электроэнергетике / Е.А. Чайка, Т.Д. Левицкая, Ю.А. Лайнер и др. // Российский химический журнал. 1994. – Т. 38 – №3. – С. 82-85.
  2. Охотин, В.Н. Комплексная переработка зол от сжигания подмосковных углей с выделением ценных компонентов / В.Н. Охотин, В.И. Медведев, Ю.А. Лайнер и др. // Энергетическое строительство. 1994. – №7. – С.67.
  3. Архипов, И.И. Современные теплоизоляционные материалы: обзор / И.И. Архипов, А.Б. Кисеньгорф, Г.В. Краснова и др. М.: Химия, 1980. – 286 с.
  4. Феднер, Л.А. Трудносгораемый теплоизоляционный материал / Л.А. Феднер, М.А.Суханов, М.Я. Шпирт // Строительные материалы. – № 3. -1995. -С. 22-23.
  5. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. – Под ред. Ю.Г. Фролова и А.С. Гродского. – М.: Химия, 1986. – 216 с.


Все статьи автора «Захаров В.А.»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация