РОЗДІЛ 2
ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ КОМПОНЕНТІВ ГЕЛЕУТВОРЮЮЧИХ ВОГНЕГАСНИХ СИСТЕМ ТА
ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
Підвищення в’язкості РЗП позитивно впливає на їх вогнегасні властивості але
ускладнює їх подачу [7, 64]. Для вирішення цієї проблеми у даній роботі
запропонована роздільна одночасна подача рівних об’ємів компонентів
гелеутворюючої системи до осередку горіння [65]. При цьому їх взаємодія
відбувається безпосередньо на поверхні горіння. Така схема подачі дозволяє
здійснювати вільне транспортування компонентів гелеутворюючої системи до
осередку горіння.
Проте, така система повинна мати відносно малий час структуроутворення, який
забезпечить утримання гелів на поверхні. На основі аналізу даних літературних
джерел нами були проведені лабораторні дослідження з визначення гелеутворювачів
та коагуляторів (каталізаторів) гелеутворення, що можуть бути використані у
якості компонентів при розробці вогнегасних складів [66].
2.1. Вибір компонентів гелеутворюючих систем
При проведенні лабораторних досліджень оцінювався нижній поріг гелеутворення за
масовим вмістом речовини у системі [58]. Гелі виготовлялися шляхом зливання
рівних об’ємів водних розчинів гелеутворюючої речовини та каталізатору
гелеутворення у парафінованих кварцових стаканчиках [59]. Концентрації речовин
у розчинах гелеутворюючих систем бралися близькими до насичених. Це дало змогу
якісно визначити характер структуроутворення у досліджуваних системах. У якості
неорганічних гелеутворювачів були досліджені: цементні суспензії, водні розчини
полісилікатів лужних металів, суспензії бентонітових глин. З органічних речовин
у якості гелеутворювачів досліджувались солі щавлевої кислоти (оксалати лужних
металів). Бентонітові глини, цементи та полісилікат натрію являли собою
технічні продукти решта реактивів являли собою хімічно чисті продукти. Для
розчинення використовувалась водопровідна питна вода.
У якості коагуляторів та каталізаторів гелеутворення досліджувались солі
двовалентних та багатовалентних металів. Закінчення структуроутворення
визначалося шляхом візуального спостереження за структуроутворенням у об’ємі
системи після зливання. При цьому обмеження за часом структуроутворення
становило 10 хвилин.
При проведенні досліджень було встановлено, що найбільш стабільне гелеутворення
відбувається у системах на основі полісилікату натрію. При його взаємодії з
коагуляторами у об’ємі утворювались суцільні гелі, що малі колір у залежності
від розчину коагулятору від прозорого до сніжно білого чи бурого. При цьому час
початку структуроутворення у об’ємі системи не перевищував (5 ч 10) с.
Утворення гелеподібних осадів у системах на основі цементних та глинистих
суспензій проходило при більших, у порівнянні з системами на основі
полісилікату натрію, концентраціях коагуляторів при одночасному зростанні часу
початку структуроутворення. При цьому їх коагуляція не завжди призводила до
захвату дисперсійного середовища. Утворення гелів у цих системах спостерігалося
тільки при використанні розчинів солей трьохвалентних металів. Розчини солей
двовалентних металів викликали повільне помутніння системи з утворенням окремих
не пов’язаних між собою агрегатів. У системах на основі щавлевої кислоти також
не спостерігалося швидке гелеутворення. При зливанні спостерігалося повільне
помутніння без помітного структуроутворення.
На основі результатів проведених досліджень та з огляду на дані літературних
джерел для подальшого вивчення нами були запропоновані гелеутворюючі склади,
які складаються з двох розчинів, перший з яких являє собою водний розчин
полісилікату натрію (Na2O·nSiO2), а другий – водний розчин солі: сульфату
алюмінію, хлориду заліза (+3); сульфату магнію (+2), хлориду кальцію (+2).
2.1.1. Полісилікат натрію
Основою обраних нами гелеутворюючих систем є водний розчин полісилікату натрію
Na2O·nSiO2 (рідке натрієве скло (РНС)). РНС використовується у якості в’яжучого
та для склеювання [67]. Його отримують автоклавним чи безавтоклавним
розчиненням склоподібних силікатів натрію у вигляді глиби чи гранул. При
автоклавному способі РНС отримують шляхом розварення силікат-глиби у автоклавах
до стану розчину (рідкого скла) та показниками згідно з встановленими
показниками. Силікат-глиба отримується шляхом обробки суміші соди, сульфату
натрію та кварцового піску, що взяті у певній пропорції, у склоплавильних
печах. Випускають два види: содове та содово-сульфатне. Содове рідке скло являє
собою густу рідину жовтого або сірого кольору без видимих механічних домішок та
включень. Для содово-сульфатного колір може бути від жовтого до коричневого.
Основним показником розчину РНС для оцінки його якості та властивостей є
силікатний модуль, який розраховується за формулою:
, (2.1)
де n(SiO2) та n(Na2O), відповідно – кількість молів двоокису силіцію та окису
натрію.
При проведенні робіт з використанням РНС необхідно визначати силікатний модуль
для кожної партії [59, 67, 68]. Фізико-хімічні показники РНС встановлюються у
залежності від галузі застосування. Для будівництва використовують РНС з
фізико-хімічними показниками, що наведені в табл. 2.1 [69].
Таблиця 2.1
Узагальнені фізико-хімічні показники рідкого натрієвого скла
Найменування показника
Значення показника
Масова доля двоокису силіцію, %
22,7 ч 36,7
Масова доля окису заліза та окису алюмінію, % не більше у тому числі окису
заліза
0,9
Масова доля окису кальцію, % не більше
0,2
Масова доля сірчаного ангідриду, % не більше
0,15
Масова доля окису натрію, %
7,9 ч 13,8
Силікатний модуль
2,3 ч 3,6
Густина, г/см3
1,35 ч 1,52
При проведенні досліджень нами використовувались розчин технічного рідкого
- Київ+380960830922