|
114 4.2. Формирование теплоизоляционно-конструкционного стекло композита плазмохимическими методами Промышленность строительных материалов, в том числе стекольная и керамическая, является одной из наиболее энергоемких отраслей индустрии [149]. В связи с этим вопросы изыскания и внедрения в стекольную и керамическую промышленность альтернативных источников энергии как у нас в стране, пак и за рубежом, являются актуальными. По данным отечественных ученых применение плазменных процессов наиболее эффективно в следующих случаях [150]: — равновесие реакций смещено в сторону высоких температур; — скорости химических реакций резко возрастают с повышением температуры; — используется широкодоступное или малоценное по составу сырье. Экспериментальные и теоретические исследования в области обработки стекла и керамики низкотемпературной плазмой были выполнены в нашей стране Буятнуевым С.А., Волокитиным Т.Г., Ворониным М.П., Горяйновым К.Э., Гропяновым В.М., Громовым Ю.Е., Долгополовым Н.Н., Дашкевичем И.ГГ, Донским В.З., Ермолаевым М.Е., Бруновым В.Н., Жолнеровским Д.А., Зайцевой Г.М., Игнатьевым К.С., Корсаком Н.Г., Кудиновым В.В., Крохиным В.ГГ, Киселевским Л.И., Короткевичем С.Г., Лепиицкой Н.И., Павлушкиным Н.М., Подлузским Е.Я., Пухаускасом И.И., Ребиндером II.А., Рожанцом О.Е., Рыкалиным Н.М., Судакасом Л.Г., Шимановичем В.Д., Шипай С.М. и др. Сущность рассмотренных исследований состоит в основном, в определении оптимальных параметров и режимов обработки силикатных материалов низкотемпературной плазмой. Широкое распространение плазменные процессы получили при создании тонкослойных высокоогнеупорных композиционных стсклокерамических покрытий на металлических и керамических подложках. Тем не менее, исследование теоретического характера в области получения покрытий на поверхности высокопористых материалах выполнены в недостаточном объеме. |
17 ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ Промышленность строительных материалов, в том числе стекольная и керамическая, является одной из наиболее энергоемких отраслей индустрии [1]. Россия обладает крупными запасами нефти, природного газа и угля. Однако ускоренное развитие во всем мире получает ядерная и гидроэнергетика, а также получение электроэнергии на основе дешевых углей, добываемых открытым способом. По прогнозам до 2020 года Мировой энергетической конференции (МИРЭК), членом которой с момента ее создания в 1924 году состоял Советский Союз, а сейчас Российская Федерация, произойдет изменение мирового энергетического баланса в сторону выработки электроэнергии, затем ядерной и гидравлической энергии, а также энергии дешевых углей [2]. Существенно снизится рост потребления нефти и природного газа из-за высокой стоимости добычи и вследствие ограниченных мировых запасов ценного химического сырья. Прогнозируется значительный рост добычи угля, запасов которого должно хватить на несколько столетий. Однако широкое повсеместное использование угля и других органических видов твердого топлива может привести к загрязнению окружающей среды с необратимыми последствиями [3]. В связи с этим вопросы изыскания и внедрения в стекольную и керамическую промышленность альтернативных источников энергии как у нас в стране, так и за рубежом, являются актуальными. О важности данной проблемы говорит тот факт, что еще в начале 70-х годов Постановлением президиума АН СССР физико-химия плазменных процессов технологии органических и неорганических материалов возведена в ранг основных направлений развития науки и техники в СССР [4]. 18 В 80-е годы МПСМ СССР утвердило отраслевую программу №7 "Создание новых технологических процессов и оборудования для производства строительных материалов с использованием нетрадиционных источников энергии". По данным отечественных ученых применение плазменных процессов наиболее эффективно в следующих случаях [5,6]: равновесие реакций смещено в сторону высоких температур; скорости химических реакций резко возрастают с повышением температуры; используется широкодоступное или малоценное по составу сырье. В XXI веке, как и в 90-е годы прошлого столетия интерес к изысканию расширения использования альтернативных источников энергии в технологии стекла и стеклокристаллических материалов неуклонно растет. Так, отечественными учеными разработаны технологии синтеза стекол силикатных систем при воздействии пучка ускоренных электронов [7]. Данный метод синтеза стекол в пучке ускоренных электронов позволил получить стекла качественно иной структуры и фазового состава, а также более однородные по структурному состоянию железа по сравнению с традиционными методами синтеза [8]. Экспериментальные и теоретические исследования в области обработки стекла и керамики низкотемпературной плазмой были выполнены в нашей стране Буятнуевым С.А., Волокитиным Т.Г., Ворониным М.П., Горяйновым К.Э., Гропяновым В.М., Громовым Ю.Е., Долгополовым Н.Н., Дашкевичем И.П., Донским В.З., Ермолаевым М.Е., Еруновым В.Н., Жолнеровским Д.А., Зайцевой Г.М., Игнатьевым К.С., Корсаком Н.Г., Кудиновым В.В., Крохиным В.П., Киселевским Л.И., Короткевичем С.Г., Лепницкой Н.И., Минько Н.И., Немцем И.И., Павлушкиным Н.М., Подлузским Е.Я., Пухаускасом И.И., Ребиндером П.А., Рожанцом О.Е., Рыкалиным Н.М., Судакасом Л.Г., Шимановичем В.Д., Шипай С.М. и др. 19 Сущность рассмотренных исследований состоит в основном, в определении оптимальных параметров и режимов обработки силикатных материалов низкотемпературной плазмой. Тем не менее, исследование теоретического характера в этом направлении выполнены в недостаточном объеме и носят противоречивый характер. Аналогичные исследования проводились в США, Японии, Германии и других странах. Так плазменная технология широко используется в черной и цветной металлургии при переработке исходного сырья в металлы, а также при производстве стали и специальных сплавов [9]. Широкое распространение плазменные процессы получили при создании тонкослойных высокоогнеупорных композиционных стеклокерамических покрытий на металлических и керамических подложках [10]. В производстве керамики и огнеупоров внедрены и получили распространение плавка чистых и тугоплавких огнеупорных материалов [11]. Установлена целесообразность термодекорирования стеновой керамики и бетона методом плазменного напыления и оплавления поверхности. Так, технико-экономические показатели отделки 1 м2 фасада зданий методом плазменного оплавления поверхности не превышают по стоимости такие традиционные методы отделки, как [12]: декоративная штукатурка под " гранит" и "терразит"; декоративная отделка эпоксидными пастовыми составами; декоративная отделка полимерцементными пастами с последующей просыпкой мелкозернистыми материалами по свеженанесенному слою. Плазменный факел может использоваться практически на всех технологических этапах выработки стекла. Высокие температуры плазмы обеспечивают высокие скорости варки кварцевых и тугоплавких стекол и полировки стеклянных бытовых товаров [13,14,15]. Плазменная обработка изделий из стекла и керамики позволяет создавать на их поверхности защитные и декоративные покрытия, которые повышают их эстетические и функциональные свойства. |