Физико-химическая активация кварцевого сырья гидроксидом натрия в соотношении эвтектического состава в системе Na2O–SiO2

Целью настоящей работы являлось продолжение исследований по активации кварцевого сырья с использованием гидроксидов щелочных металлов. В настоящей работе приведены теоретическое обоснование и практическое подтверждение физико-химической активации кварцевого сырья гидроксидом натрия с учетом эвтектических соотношений в системе Na₂O – SiO₂.

Методы. В качестве источника кварцевого сырья выбран кварцевый стекольный песок ВС-030-В; в качестве натрийсодержащего сырья – чешуйчатый гидроксид натрия марки ТР. Для научного основания использовалась диаграмма фазовых состояний Na₂O – SiO₂ Бережного. Для изучения фазового состава активированного кварцевого песка использовался рентгенофазовый анализ, для изучения частицы продукта активации кварцевого песка и гидроксида натрия – растровая электронная микроскопия. Для подтверждения эффективности разработанного способа проводились сравнительные варки натриевого стекловидного силиката по предлагаемому способу и ранее известным.

Результаты. Разработан способ активации кварцевого сырья гидроксидом натрия для получения стекловидных натриевых силикатов с использованием смеси двух продуктов активации, для получения одного из которых берутся части кварцевого сырья и гидроксида натрия, взятые в эвтектическом соотношении, а для получения другого продукта активации – остаток кварцевого сырья и расчетное минимальное количество гидроксида натрия, необходимого для получения оболочки на кварцевом зерне.

Заключение. На основании результатов сравнительной экспериментальной варки таблетированных шихт для силикат-глыбы с использованием разработанного способа активации кварцевого сырья и с использованием смеси кварцевого песка и карбоната натрия экспериментально подтверждена эффективность разработанного способа, выраженная в снижении температуры варки. Результаты исследования были оформлены в виде патента Российской Федерации № 2714415 «Способ подготовки шихты для щелочно-силикатного стекла».

1. Мельников Е. П. Методы изучения и оценки месторождений кварцевого сырья. М.: Недра, 1990. 163 с.

2. Парюшкина О. В., Мамина Н. А., Панкова Н. А. Стекольное сырье России. М.: АО «Силикоформ», 1995. 84 с.

3. Лазаренко Е. К. Курс минералогии. М.: Высшая школа, 1971. 608 c.

4. Гулоян Ю. А. Физико-химические основы технологии стекла. М.: Транзит-Икс, 2008. 736 с.

5. Гулоян Ю. А. Технология стеклотары и сортовой посуды. М.: Легпромбытиздат, 1986. 365 с.

6. Рафиенко В. А. Обогащение кварцевых песков. М.: Моск. гос. горн. ун-т, 2004. 57 с.

7. Парюшкина О. В. Методы подготовки кварцевого песка с целью интенсификации стекловарения: дис. … канд. техн. наук. М., 1985. 228 c.

8. Шелаева Т. Б. Механохимическая активация стекольной шихты: дис. … канд. техн. наук. М., 2015. 133 с.

9. Патент № 2295503 Российская Федерация, МПК С03В1/02. Способ подготовки стекольной шихты / Крашенинникова Н. С., Фролова И. В., Казьмина О. В. № 2005133162/03; заявл. 27.10.2005; опубл. 20.03.2007, Бюл. № 8.

10. Патент № 2597008 Российская Федерация, МПК С03В1/02. Сырьевой концентрат и шихта для производства силикатного стекла / Лавров Р. В. № 2015135608/03; заявл. 24.08.2015; опубл. 10.09.2016, Бюл. № 6.

11. Аввакумов Е. Г. Механические методы активации в переработке природного и техногенного сырья. Новосибирск: Гео, 2009. 153 с.

12. Патент № 2464240 Российская Федерация, МПК С03В1/02. Способ подготовки стекольной шихты / Бессмертный В. С., Минько Н. И., Черникова А. А., Лазько Е. А., Лазько А. А., Кеменов С. А. № 2011113104/03; заявл. 05.04.2011; опубл. 20.10.2012, Бюл. № 5.

13. Лавров Р. В. Особенности процессов стеклообразования при использовании гидроксидов металлов: дис. … канд. техн. наук. Белгород, 2015. 182 с.

14. Lavrov R. V., Mironovich L. M. A novel method for preparing a batch of silicate glasses using sodium and potassium hydroxides // Glass Phys. Chem. 2018. Vol. 44, no. 2. P. 145–151.

15. Lavrov R. A method of activation of a quartz-containing raw material component of a glass batch with sodium hydroxide // The American Ceramic Society. 25th International Congress on Glass (ICG 2019). Boston, Massachusetts, USA. 2019. P. 94.

16. Фам Ван Ау. Исследование механоактивации порошкообразных материалов в процессах производства гранулированных продуктов: дис. ... канд. техн. наук. М., 2000. 180 с.

17. Лавров Р. В., Рассеко Д. С. Модификация синтетического сырьевого материала на основе гидроксида натрия для получения стекла // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2021. № 8. С. 1–8.

18. Features of the morphological structure of grains of two-component (Na2O, SiO2) synthetic raw material for the glass industry / R. V. Lavrov, A. P. Kuzmenko, N. I. Min’ko, E. G. Klikin, V. V. Rodionov // Glass Phys. Chem. 2022. Vol. 48, no. 5. P. 436–439.

19. Патент № 2714415 Российская Федерация, МПК C03С1/02. Способ подготовки шихты для щелочно-силикатного стекла / Лавров Р. В, Кузьменко А. П., Миронович Л. М., Дьяков А. О., Мью Мин Тан, Родионов В. В. № 2019112334; заявл. 23.04.2019; опубл. 14.02.2020, Бюл. № 5.

20. Лавров Р. В. Использование гидроксида натрия для получения стекловидных щелочных силикатов // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2019. № 7. С. 95–102.