Получение алюмосиликатной микросферы и влияние концентрации полученной микросферы на тепловое сопротивление теплоизоляционных покрытий

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено получение новой алюмосиликатной микросферы на основе золошлаковых отходов Ангренской ТЭС. В проведённых исследованиях изучен химический состав зольной микросферы, полученной из алюмосиликатной микросферы и золошлаковых отходов. Изучено влияние концентрации полученной микросферы на тепловое сопротивление теплоизоляционных покрытий. В конце исследования было выявлено, что самым лучшим результатом оказалось 80%-ое покрытие, у этих покрытий сопротивление теплоотдачи равно 40%.

ABSTRACT

The article discusses the production of a new aluminosilicate microsphere based on ash and slag waste from the Angren TPP. In the studies carried out, the chemical composition of an ash microsphere obtained from an aluminosilicate microsphere and ash and slag waste was studied. The influence of the concentration of the obtained microsphere on the thermal resistance of heat-insulating coatings was studied. At the end of the study, it was found that the best result was 80% coverage, these coatings have a heat transfer resistance of 40%.

Ключевые слова: золошлак, микросфера, покрытие, алюмосиликат, температура, парообразователь, шарообразная структура, лазерный термометр, стеклянная микросфера.

Keywords: ash and slag, microsphere, coating, aluminosilicate, temperature, steam generator, spherical structure, laser thermometer, glass microsphere.

Введение

В Узбекистане энергосбережение считается одной из главных задач в разработке предложений по совершенствованию строительных норм и правил с учетом современных инновационных разработок, обеспечение оперативного внедрения и применения на практике новых видов энерго эффективных и экологически безопасных строительных материалов [1].

Известно, что во многих государствах до 40% вырабатываемой энергии употребляет жилищный сектор. В случае потребления энергии автотранспортом, требуется 32%, а в индустрии – 28%, таким образом, жилой сектор представляется основным покупателем энергоресурсов. Наиболее тридцати процентов потерь тепла требуется на сооружения в отгораживающие конструкции, следовательно, пред нами стоит задача изучения, а также увеличения свойств теплоизоляционных веществ [2].

Сегодня на рынке имеется широкий спектр теплоизоляционных товаров. Существуют разнообразные технологии для наружной теплоизоляции зданий и сооружений, такие как вентилируемые фасады, утепление пенопластом, минеральной ватой и т.д. С недавнего времени в ТНИИХТ был получен относительно новый для нашей страны материал – жидкая керамическая теплоизоляция. В статье подробно рассматриваются состав и характеристики этого теплоизолятора, а также проведена работа по исследованию его теплотехнических свойств.

Целью данной работы является исследование теплотехнических свойств жидкой теплоизоляции с алюмосиликатными микросферами в целях оценки соответствия заявленным характеристикам.

В наше время человечество стало серьезно задумываться над проблемой неэффективного использования энергоресурсов. Одними из главных потребителей энергии являются здания и сооружения, следовательно, перед нами стоит задача совершенствовать существующие теплоизоляционные материалы, либо создавать новые, превосходящие их по своим характеристикам [3].

Данной проблемой в мире активно занимаются ученые. В настоящее время активно ведутся исследования по усовершенствованию данного материала с целью улучшения его теплотехнических характеристик [4].

Зольные микросферы возникают в составе таких веществ, как золы-уноса в ходе сжигания угля, который выделяет большое количество тепла при сжигании. Зольные микросферы представляют собою пустотелые стеклокристаллические алюмосиликатные шарики, объем которых находится в пределах с 20 до 500 мкм. Отличают тонкостенные микросферы вместе с удельным весом вплоть до 0,7 г/см, а также толстостенные микросферы вместе с удельным весом вплоть до 2,2 г/см. Минусом тонкостенной микросферы является ее мягкость, а также умение легко и просто распадаться. В институте ТНИИХТ разработан способ получения алюмосиликатных микросфер из золошлаковых отходов Ангренской ТЭС. В процессе работы изучили химический составов стеклянной, зольной микросферы, полученной из алюмосиликатной микросферы и золошлаковых отходов.

Таблица 1.

Химический состав зольной микросферы, полученной из алюмосиликатной микросферы и золошлаковых отходов

Из таблицы видно, что химический состав зольной микросферы, полученной из алюмосиликатной микросферы и золошлаковых отходов, ближе к друг другу. Но у стеклянной микросферы обнаружен в составе B₂O₃, а Al₂O₃ отсутствует, поэтому данную стеклянную микросферу часто называют бор силикатной микросферой. Остальной химический состав почти похож и отличается только количественным составом. Видно, что в зольной микросфере количество Al₂O₃ составляет от 25 до 35%, а в золошлаке - около 17,39%. В составе зольной микросферы находится SiO₂ от 50 до 65 %, а в золошлаке меньше - до 40,6%. Алюмосиликатная микросфера получена методом щелочной активации золошлака. Добавляли активатор на основе жидкого стекла, при получении алюмосиликатной микросферы из золошлаковых отходов, в результате активации алюмосиликатов повышается количество SiO₂. Парообразователь добавили для получения шарообразной структуры с микропорами.

Полученная алюмосиликатная микросфера использована для получения теплозащитного покрытия с силикатным вяжущими. Изучено влияние количества алюмосиликатной микросферы на сопротивление теплоотдачи полученного покрытия.

Изготавливали теплоизоляционные покрытия с алюмосиликатными микросферами с различными концентрациями (30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%). Исследования проводились на специальной установке, обогреваемой теплоносителями, определения были проведены на шести образцах, нанесенных теплоизоляционным слоем различной концентрации на рабочую поверхность прибора, который представляет собой трубу 100 мм диаметром и 1 м длинной. Покрытия сделаны по 10 см шириной по диаметру трубы. Покрытия нанесены между собой на расстоянии в 5 см, все образцы наносились до достижения необходимой толщины. После окончания высыхания теплоизоляционного покрытия, изнутри пропускали теплоноситель с температурой 200 ⁰С через рабочую поверхность прибора в течение 8000 секунд. Оценочные измерения проводились с использованием лазерного термометра каждые 30 секунд. На рис.1. показаны результаты исследования в виде графика.

Рисунок 1. Влияние количества алюмосиликатной микросферы на сопротивление теплоотдачи полученного покрытия.

На рисунке 1 видно, что концентрация алюмосиликатной микросферы влияет на теплопроводность теплоизоляционного покрытия. В результате работы были сделаны измерения для определения влияния концентрации микросферы на теплопроводность покрытия в течение 2500 секунд. 30%-ое покрытие нагрелось до 180 ⁰С и так осталось, 40%-ое покрытие нагрелось до 150 ⁰С, 50%-ое покрытие нагрелось до 110 ⁰С, 60%-ое покрытие - до 90 ⁰С, 70%-ое покрытие - до 75 ⁰С, а 80%-ое покрытие нагрелось до 40 ⁰С. В районе 4000 сек. начала исследования: 40%-ое покрытие нагрелось до 178 ⁰С, 50%-ое покрытие - до 176 ⁰С, 60%-ое покрытие - до 144 ⁰С, 70%-ое покрытие - до 120⁰С, 80%-ое покрытия нагрелось до 80 ⁰С. 30,40 и 50%-ые покрытия показали почти одинаковую температуру. Продолжение исследований показало, что 60%, 70%, 80%-ые покрытия очень медленно нагрелись после 4000 сек. испытания, температура образца с 60%-ым покрытием поднялась до 160 ⁰С, у 70%-ого покрытия - до 135 ⁰С, а 80%-ое покрытие нагрелось до 90 ⁰С. В конце исследования самый лучший результат показало 80%-ое покрытие - не выше 120⁰С, а 70% покрытие показало температуру 156 ⁰С.

Результаты исследования, предоставленные в данной работе, позволяют сделать следующие выводы:

В результате изучения химического состава было определено, что зольная микросфера имеет в своем составе Al₂O₃ в количестве от 25 до 35%, а в золошлаке - около 17,39%. В составе зольной микросферы имеется SiO₂ от 50 до 65 %, а в золошлаке его меньше - до 40,6%. Получены алюмосиликатные микросферы на основе золошлаковых отходов Ангренской ТЭС и были использованы для получения теплоизоляционных покрытий. Изучено влияние концентрации полученной микросферы на тепловое сопротивление теплоизоляционного покрытия. В конце исследований было определено, сто самый лучший результат показало 80%-ое покрытие, у этого покрытия оказалось сопротивление теплоотдачи 40%.

Список литературы:

1. Постановление президента Республики Узбекистан 23.05.2019 №ПП-4335 «О дополнительных мерах по ускоренному развитию промышленности строительных материалов».
2. Богуславский Л.Д. Экономия теплоты в жилых зданиях. —М.: Стройиздат, 1990.
3. Богуславский Л.Д. Экономия теплоты в жилых зданиях. —М.: Стройиздат, 1990.
4. Перехоженцев А.Г. Исследование тепловых характеристик сверхтонкой изоляции.//ВолгГАСУ.2011.