Особенности химии газообразования при одностадийном синтезе пеностекла из карбоната и сульфата натрия

Рассмотрены вопросы газообразования при одностадийном синтезе силикатного пеностекла из традиционных для стекловарения соединений натрия – карбоната и сульфата. Методом синхронного термического анализа, совмещенного с масс-спектроскопией, выявлены отличия при силикатообразовании в окислительной и инертной атмосферах. Предполагается, что силикатообразование из сульфата натрия происходит через промежуточное образование сульфита. Установлено, что одностадийное получение пеностекла из сульфата натрия и оксида кремния невозможно по причине протекания реакций силикатообразования при высокой температуре, при которых расплав силиката имеет низкую вязкость и образующиеся газы легко покидают синтезируемое стекло. Определено, что газообразование при синтезе силикатного стекла из карбоната натрия и аморфного оксида кремния может быть использовано для одностадийного вспенивания композиции и получения пеностекла. Показано, что использование аморфного оксида кремния взамен кристаллического приводит к существенному снижению температур силикатообразования и открывает возможность одностадийной технологии пеностекла. Выявлен механизм газообразования для прямого синтеза газонаполненных ячеистых силикатов типа пеностекла из аморфного оксида кремния и карбоната натрия.

А.А. КЕТОВ¹, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
В.С. КОРЗАНОВ², канд. хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.П. КРАСНОВСКИХ², магистр (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.) 

¹ Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29) 
² Пермский государственный национальный исследовательский университет (614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15)

1. Rasmussen S.C. How Glass Changed the World. Heidelberg: Springer Science & Business Media, 2012. 85 p. 

2. Китайгородский И.И. Технология стекла. М.: Госу дарственное издательство литературы по строитель- ству, архитектуре и строительным материалам, 1961. 621 c. 

3. Paul A. Chemistry of Glasses. Heidelberg: Springer Science & Business Media, 2012. 294 p. 

4. Pinkas J. Chemistry of Silikates and Aluminosilikates // Ceramics–Silikáty. 2005. № 49. P. 287–298. 

5. Бобкова Н.М., Трусова Е.Е. Строение сульфатсодер жащих стекол и структурное состояние групп SO3 в них // Стекло и керамика. 2017. № 5. С. 7–11. 

6. Демидович Б.К. Пеностекло. Минск: Наука и техни ка, 1975. 248 с. 

7. Шилл Ф. Пеностекло (производство и применение). М.: Стройиздат, 1965. 308 с. 

8. Минько Н.И., Биналиев И.М. Роль сульфата натрия в технологии стекла // Стекло и керамика. 2012. № 11. С. 3–8. 

9. Volland S., Vereshchagin V. Cellular glass ceramic materials on the basis of zeolitic rock // Construction and Building Materials. 2012. Vol. 36. P. 940–946. 

10. Souza M.T., Maia B.G.O., Teixeira L.B., de Oliveira K.G., Teixeira A.H.B., Novaes de Oliveira A.P.. Glass foams produced from glass bottles and eggshell wastes // Process Safety and Environmental Protection. 2017. Vol. 111. P. 60–64. 

11. König J., Petersen R.R., Iversen N., Yue Y. Suppressing the effect of cullet composition on the formation and properties of foamed glass // Ceramics International. 2018. Vol. 44. Issue 8. 

12. Østergaard M.B., Petersen R.R., König Jа., Yu Y. Effect of alkali phosphate content on foaming of CRT panel glass using Mn3O4 and carbon as foaming agents // Journal of Non-Crystalline Solids. 2018. Vol. 482. P. 217–222. 

13. Rincón A., Giacomello G., Pasetto M., Bernardo E. Novel “inorganic gel casting” process for the manufacturing of glass foams // Journal of the European Ceramic Society. 2017. Vol. 37. Issue 5. P. 2227–2234. 

14. Кетов А.А. Использование стеклобоя и аморфных силикатов для получения пеностекла и силикатных пеноматериалов // Техника и технология силикатов. 2009. Т. 16. № 1. С. 27–31. 

15. Вайсман Я.И., Кетов А.А., Кетов П.А. Получение вспененных материалов на основе синтезируемых силикатных стекол // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86. № 7. С. 1016–1021. 

16. Казьмина О.В., Верещагин В.И., Семухин Б.С. Структура и прочность пеностеклокристаллических материалов из низкотемпературного стеклогранулята // Физика и химия стекла. 2011. Т. 37. № 4. С. 29–37. 

17. Bourgue E., Richet P. The effects of dissolved CO2 on the density and viscosity of silicate melts: a preliminary study // Earth and Planetary Science Letters. 2001. Vol. 193. Issues 1–2. P. 57–68. 

18. Petersen R.R., König Ja., Yue Y. The viscosity window of the silicate glass foam production // Journal of Non- Crystalline Solids. 2017. Vol. 456. P. 49–54. 

19. Liao Yi-Ch., Huang Ch-Y. Glass foam from the mixture of reservoir sediment and Na2CO3 // Ceramics International. 2012. Vol. 38. Issue 5. P. 4415–4420.