Оптимизация технологических режимов синтезирования аморфного диоксида кремния из диатомита

В. П. Селяев; Л. И. Куприяшкина; Е. Л. Кечуткина; А. О. Горенков

Опубликована: 2018-04-23

Выпуск

№ 1(5) (2018): Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Материалы. Конструкции. Технологии»

Раздел

МАТЕРИАЛЫ

В. П. Селяев Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
Л. И. Куприяшкина Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
Е. Л. Кечуткина Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
А. О. Горенков Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

Аннотация

Аморфный диоксид кремния в виде порошков с частицами наноразмерного уровня находит широкое применение в различных отраслях: строительной, медицинской, атомной, авиационной, газовой. Он может быть использован для получения: чистых много- компонентных стекол для световодов; увиолевых стекол для УФ – источников света и световых приборов; высокопрочных, высококачественных бетонов, растворов; теплоизоляционных материалов с теплопроводностью 0,02-0,002 Вт/м·к. Поэтому создание технологии синтеза из доступного сырья микрокремнеземов с высоким содержанием диоксида кремния с частицами наноразмерного уровня является задачей актуальной.
Ведущие мировые производители диоксида кремния для получения чистого качественного продукта используют различные методы: осаждения; карбонизации жидкого стекла; сжигания рисовой шелухи; четыреххлористого кремния; щелочного гидролиза гексафторсиликата алюминия.
В предлагаемой статье разработана математическая модель, позволяющая оптимизировать технологические параметры режима синтеза аморфного диоксида кремня из диатомита. Математическая модель представлена в виде регрессионного уравнения второго порядка, позволяющего описывать зависимость выходных параметров – процентное содержание оксида кремния (??1) и крупность частиц микрокремнезема (??2) – от входных – концентрация водного раствора едкого натра (??1) и температура электролита (??2).
Для определения коэффициентов регрессионного уравнения был реализован D-оптимальный план Кифера-Кона, согласно которому экспериментальные технологические режимы соответствовали координатам точек в вершинах куба, в серединах ребер и в центре двумерных граней.
Статистический анализ экспериментальных данных позволил оценить значимость коэффициентов регрессии (по t-критерию) и адекватность уравнения регрессии (по критерию Фишера).
Установлено влияние температуры и концентрации водного раствора едкого натра на крупность частиц и выход аморфного диоксида кремния. Предложены технологические режимы синтезирования аморфного диоксида кремния из диатомита, которые позволяют получать порошки микрокремнезема с крупностью частиц в диапазоне 87÷187 Нм, содержанием диоксида кремния 98,98 %.

Биографии авторов

В. П. Селяев, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

академик РААСН, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой строительных конструкций, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, г. Саранск, Россия. Область научных интересов – долговечность строительных материалов и конструкций.

Л. И. Куприяшкина, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

канд. техн. наук, профессор кафедры строительных конструкций, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, г. Саранск, Россия. Область научных интересов – эффективные строительные материалы.

Е. Л. Кечуткина, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

инженер кафедры строительных конструкций, Мордовский государственный университет им Н.П. Огарева, г. Саранск, Россия. Область научных интересов – теплоизоляционные строительные материалы.

А. О. Горенков, Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

магистрант кафедры строительных конструкций, Мордовский государственный университет им Н.П. Огарева, г. Саранск, Россия. Область научных интересов – минеральные наполнители, методы получения.

Читать полностью