Получение жидкого стекла безавтоклавным способом
Натриевую силикат-глыбу (модуль 2,6−3,0) размалывают в шаровой мельнице до размера частиц мельче 5 мм. В механический лопастной смеситель заливают 925 л воды, затем подают пар и включают смеситель.После нагревания воды до 70 °С при непрерывном перемешивании постепенно загружают силикат-глыбу в количестве 650 кг. По окончании разгрузки глыбы мешалку закрывают крышкой и раствор доводят до кипения (избыток пара отводится). Общая продолжительность варки 5,5−6 ч. Контроль завершенности варки осуществляют по плотности раствора.
39.ФОСФАТНЫЕ СВЯЗКИ.УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ,РАНОВИДНОСТИ,ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Фосфатные связки предст. собой более или менее концентрированные, в т.ч. перенасыщенные, водные р-ры фосфорно-кислых соед., самостоятельное отвердевание кот. явл. рез-том превращений, происход. с этими соединениями. Отвердевание связок осущ-ся главным образом под действием повыш. Т. Ортофосфорная к-та может рассм-ся как фосфатная связка, т.к при нагревании она постепенно поликонденсируется в пирофосфорную, а затем в метафосфорную к-ту, превращаясь сначала в сиропообразную ж-ть, а затем в стеклообразный монолит. Аналогично отвердевают и др. фосфатные связки. Фосфатные связки во многих случаях используются также в качестве затворителей в цементных системах.
Св-ва прод.твердения фосф-ых с-м обусл. особ. их твердения. К ним относ.:
-удобообрабатываемость масс (сроки схватывания и живучесть);
-тепловыделение и деформ. при твердении.
Представителями фосфатных с-м явл. два основных вида:
-жесткие;-эластичные.
К первому виду отн. с-ма «MgO – H3PO4», для кот. практическое усвоение к-ты –соотв. 5−10% от прочности с-мы, кот. она набирает за длит. срок, а остальное нарастание прочности происх. без непоср. влияния исх. хим. процесса.
Ко второму виду отн. с-ма CuO − H3PO4 отлич. тем, что процесс взаимод. и формир. стр-ры большее время протек. одновременно,что обеспеч. завершение усвоения кислоты и 35% набор прочности.
В эластичных с-мах темп набора прочности к моменту заверш. усвоения к-ты вар-ся в пред 15-55%,в жёстких-5%. Т.о., тепловыд. при твердении жестких и эластичных систем имеет различный характер: для первых (жестких) – это интенсивный процесс, для вторых – растянутый во времени.
Управление сроками схватывания(живучестью):
Предварительная нейтрализация затворителя. Полож. действие этого приёма, снижающего уд. тепловыделение массы, связано также с изменениями физ-их хар-к затворителя − его плотности и вязкости. В кач-ве регуляторов сроков схватывания могут исп-ся также и добавки иной хим. природы, напр. мочевина, сульфосалициловая к-та, декстрин, многокомпонентные спирты и др.
На живучесть с-м существенное влияние оказ. и концентрация фосфорной кислоты: живучесть сокращается с ростом ее концентрации.
Пассивация реакционной способности порошкообразного компонента фосфатных систем.Она осущ. путём разбавл. конц. порошкообр. комп. менее активным продуктом. Есть физ. и хим. разбавл. Физ. – мех-ое смешение, при кот. происх. сниж. уд-го тепловыдел. масс, рассеивание выдел-ся теплоты и повыш. живучести с-мы. Хим. разбавл. закл. в предвар. связывании активной части в стекло, кот. сод. опред. кол-во малоактивного, по отнош. к затворителю оксида.
Алюмофосфатные связки (АФС). Алюмофосфатные связки (АФС) − более или менее концентрированные р-ры фосфатов алюминия в воде характер. помимо концентр. степенью кислотности x = P2O5 / Al2O3 (моль). Стабильные водные р-ры получаются при х >3. Так, напр., из р-ров с х = 2,3 при длительном хранении выпадает осадок. Склонность к пересыщению у алюмофосфатных р-ров очень велика и может достигать 100%, при этом с ней однозначно связан предкристаллизационный период.
При х=2,32 стабильность АФС составляет 1 день, при х=3,41 10 дней, х=4,15 – 20 дней. Это связано с тем, что с увеличением вязкости АФС (ростом х) затрудняется образование центров кристаллизации из-за больших диффузионных торможений.
Получ. АФС состоит из след. стадий:
1.разбавление H3PO4;2.дозирование к-ты и гидроксида Al;3.ступенчатая нейтрализация к-ты;4.охлаждение связки и её затаривание.
В кач-ве сырья для пр-ва АФС исп. термическую или упар-ную экстракц-ную фосфорную к-ту или техн. Al(OH)3.
Синтез АФС осущ. период. способом. H3PO4 конц.70-75% закачивается из сборника 1, через мерник 3 в реактор 8, туда же,через мерник 4 подаётся расчётное кол-во воды для разбавления к-ты ~ до конц. 65%. С пом. сухого пара Т к-ты в реакторе поднимается до 90-95˚С,после чего порционно подают Al(OH)3 с пом. дозатора 7. Каждая последующая порция Al(OH)3 засыпается после прекр. интенсивного газовыд. В реакторе и окончание синтеза регистрир. по достиж. прозр-го р-ра АФС,кот. из реактора 8 насосом 11 подаётся под давл. в сборник 9 и далее на фасовку в полиэтиленовые фляги.
Алюмохромфосфатная связка (АХФС). АХФС получают нейтрализацией фосфорной кислоты, оксидом трехвалентного хрома и глиноземом при нагревании до 600°С. Такие связки имеют рН в пределах 1−3.
Оценка свойств АХФС осущ. в зависимости и в соотв. с их кислотностью (P2O5 – Ме2О3) и их конц.. Ряд общих положений зависимости «состав – свойство»:
− повыш. сод. оксида Al в составе АХФС приводит к повыш. вязкости;
− рост нейтрализации ведет к резкому росту вязкости вплоть до образования гелеобразных масс;
− вязкость резко падает с падением концентрации.
В качестве исх. сырьевых матер. для пром-го получ. АХФС использ. термическую или очищенную экстракционную фосфорную кислоту и технический гидроксид алюминия. В качестве хромсодержащего соединения обычно берут CrO3. После р-ния указанных компонентов в кислоте шестивалентный хром восстанавливается с помощью формальдегида в трехвалентное состояние.
Жидкое состояние АХФС при всех ее дост-вах придает опред-ные неудобства при ее использ.:требует герметичной тары, затрудняет дозирование ее в пр-ве композитов и т.д.). С этой целью разработана технология переработки АХФС в порошок, который по мере надобности может обратно переводится в водный раствор.
40. ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКИХ СТЁКОЛ И ФОСФАТНЫХ СВЯЗОК В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ.