Ценосфе́ри — порожнисті алюмосилікатні кульки, що утворюються в топках ТЕС за високотемпературного факельного спалювання вугілля.
Загальна характеристика
Ценосфери — порожнисті тверді частинки малого розміру, які утворюються у складі золи виносу за спалювання вугілля на ТЕС, ГРЕС. Під час згорання тонкоподрібнених частинок вугілля домішки оксиду алюмінію, кремнію та інших елементів, присутніх в природному вугіллі, при високій температурі утворюють складні силікати, що приймають в розплавленому стані сферичну форму. За рахунок розчинених в силікатах газів відбувається роздування сферичних мікрокрапель розплавлених силікатів в найдрібніші бульбашки — мікросфери (рис. 1). Зола виносу (шлак) після спалювання вугілля відкачується по трубопроводах в спеціально відведені котловани (золовідвали). У воді відбувається розділення легких і важких фракцій. Легкі частинки густиною 0,40 — 0,70 г/смЗ спливають на поверхні води. Це є мікросфери — унікальний матеріал, який більше 30 років використовується в різних галузях промисловості.
За своїми властивостями мікросфери з енергетичної золи близькі до порожнистих мікросфер, які отримують з розплавів промисловими методами. Суттєво, що вартість порожнистих мікросфер із золи ТЕС, ГРЕС у декілька разів нижча за отримувані промисловими методами. Мікросфери мають форму, близьку до сферичної, і гладеньку зовнішню поверхню. Діаметр варіює від 5 до 500 мкм. Газова фаза, законсервована усередині мікросфер, складається в основному з азоту, кисню і оксиду вуглецю.
Розмір ценосфер складає в середньому від 20 до 500 мкм. Стінки суцільні, непористі, товщиною від 2 до 10 мкм. Ценосфери заповнені сумішшю азоту і діоксиду вуглецю під зниженим тиском (близько 0.3 атм). Входять до складу золи виносу ТЕС, яка містить до 1-5 % ценосфер.
Отримання
У Національному гірничому університеті (м.Дніпропетровськ) розроблена флотаційна технологія вилучення ценосфер з золи виносу ТЕС. Крім того, з цією метою застосовують магнітні та гравітаційні методи збагачення.
Властивості
Насипна густина — 0,35-0,45 г/смЗ. Густина матеріалу стінок частинок — 2,5 г/смЗ. Розмір частинок — 5-500 мкм. Товщина оболонки сфери — 10 % від діаметра. Склад газової фази усередині сфер: СО2 — 70 %, N2 — 30 %. За 0,7 г/смЗ густина мікросфери складає приблизно 25 % густини інших мінеральних наповнювачів.
Завдяки формі частинок мікросфери як сипкий матеріал мають підвищену текучість, що забезпечує хороше заповнення форм і витікання з бункерів. Їх легко розбризкувати, нагнітати насосом, наносити шпателем тощо. Ценосфери забезпечують мінімальне відношення площі поверхні до займаного об'єму і найбільш компактне укладання. Коефіцієнт укладання — 60-80 % теоретичного. Форма частинок мікросфер як наповнювача дозволяє змінювати в'язкість полімерних матеріалів і ґуми. Усадка ценосфер. низька.
Міцність стиснення у 3-10 разів перевищує міцність порожнистих скляних сфер. Межа міцності стиснення — 150—280 кг/см2 . Твердість за шкалою Мооса — 5-6. Така міцність ценосфер достатня щоб витримати процеси змішування, присадки і обробки. Ценосфери хімічно інертні і можуть використовуватися в розчинниках, органічних розчинах, воді, кислотах або лугах без втрати властивостей. Завдяки високій термостійкості мікросфери не втрачають своїх міцнісних властивостей до температури 980 °С. Температура плавлення — не нижче 1300 °С.
Застосування
Ценосфери мають унікальні теплоізоляційні властивості і використовуються для спеціальних теплоізоляційних покриттів, наприклад, у космічній техніці. Основними споживачами мікросфер є підприємства нафтової і газової промисловості (тампонажні матеріали для свердловин, бурові розчини, дробильні матеріали, вибухові речовини), виробники ізоляційних та теплоізоляційних матеріалів і покриттів, вогнетривів, виробники будівельних сумішей, будівельних матеріалів та надлегких бетонів, виробники фарб, захисних матеріалів, покрівельних покриттів, звукоізоляційних та теплоізоляційних покриттів. Мікросфери використовуються також при виробництві пластмас і в автомобілебудуванні (гальмівні колодки, пластмасові матеріали, композити, шини, звукозахисні матеріали, ґрунтовка), а також як наповнювачі при виробництві пластмас.
Галузі застосування. Сукупність унікальних властивостей мікросфер — низька щільність, малі розміри, сферична форма, висока твердість і температура плавлення, хімічна інертність — зумовлює щонайширший спектр застосування мікросфер в сучасній промисловості.
- Нафтова промисловість: тампонажні матеріали для нафтових свердловин, бурові розчини, дробильні матеріали, вибухові речовини.
- Будівництво: надлегкі бетони, вапняні розчини, рідкі розчини, цементи, штукатурка, покриття, крівлі і звукозахисні матеріали, фарба, захисні покриття, декоративні матеріали.
- Кераміка: вогнетривкі матеріали, вогнетривка цегла, покриття, ізоляційні матеріали, вогнетривкі покриття.
- Пластиди: нейлонові, поліетиленові, поліпропіленові та інші матеріали різної густини.
Див. також
Посилання
- http://www.endoterm.com.ua/product/mikrosfera.php [ 5 лютого 2013 у Wayback Machine.]
- http://www.rae.ru/snt/?section=content&op=show_article&article_id=4872 [ 19 червня 2013 у Wayback Machine.]
- http://www.sibran.ru/psb/phsb/papers/VER.pdf[недоступне посилання з липня 2019]
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cenosfe ri porozhnisti alyumosilikatni kulki sho utvoryuyutsya v topkah TES za visokotemperaturnogo fakelnogo spalyuvannya vugillya Cenosferi okrugli utvorennya v zoli vinosu TES Zagalna harakteristikaCenosferi porozhnisti tverdi chastinki malogo rozmiru yaki utvoryuyutsya u skladi zoli vinosu za spalyuvannya vugillya na TES GRES Pid chas zgorannya tonkopodribnenih chastinok vugillya domishki oksidu alyuminiyu kremniyu ta inshih elementiv prisutnih v prirodnomu vugilli pri visokij temperaturi utvoryuyut skladni silikati sho prijmayut v rozplavlenomu stani sferichnu formu Za rahunok rozchinenih v silikatah gaziv vidbuvayetsya rozduvannya sferichnih mikrokrapel rozplavlenih silikativ v najdribnishi bulbashki mikrosferi ris 1 Zola vinosu shlak pislya spalyuvannya vugillya vidkachuyetsya po truboprovodah v specialno vidvedeni kotlovani zolovidvali U vodi vidbuvayetsya rozdilennya legkih i vazhkih frakcij Legki chastinki gustinoyu 0 40 0 70 g smZ splivayut na poverhni vodi Ce ye mikrosferi unikalnij material yakij bilshe 30 rokiv vikoristovuyetsya v riznih galuzyah promislovosti Za svoyimi vlastivostyami mikrosferi z energetichnoyi zoli blizki do porozhnistih mikrosfer yaki otrimuyut z rozplaviv promislovimi metodami Suttyevo sho vartist porozhnistih mikrosfer iz zoli TES GRES u dekilka raziv nizhcha za otrimuvani promislovimi metodami Mikrosferi mayut formu blizku do sferichnoyi i gladenku zovnishnyu poverhnyu Diametr variyuye vid 5 do 500 mkm Gazova faza zakonservovana useredini mikrosfer skladayetsya v osnovnomu z azotu kisnyu i oksidu vuglecyu Rozmir cenosfer skladaye v serednomu vid 20 do 500 mkm Stinki sucilni neporisti tovshinoyu vid 2 do 10 mkm Cenosferi zapovneni sumishshyu azotu i dioksidu vuglecyu pid znizhenim tiskom blizko 0 3 atm Vhodyat do skladu zoli vinosu TES yaka mistit do 1 5 cenosfer Otrimannya U Nacionalnomu girnichomu universiteti m Dnipropetrovsk rozroblena flotacijna tehnologiya viluchennya cenosfer z zoli vinosu TES Krim togo z ciyeyu metoyu zastosovuyut magnitni ta gravitacijni metodi zbagachennya VlastivostiNasipna gustina 0 35 0 45 g smZ Gustina materialu stinok chastinok 2 5 g smZ Rozmir chastinok 5 500 mkm Tovshina obolonki sferi 10 vid diametra Sklad gazovoyi fazi useredini sfer SO2 70 N2 30 Za 0 7 g smZ gustina mikrosferi skladaye priblizno 25 gustini inshih mineralnih napovnyuvachiv Zavdyaki formi chastinok mikrosferi yak sipkij material mayut pidvishenu tekuchist sho zabezpechuye horoshe zapovnennya form i vitikannya z bunkeriv Yih legko rozbrizkuvati nagnitati nasosom nanositi shpatelem tosho Cenosferi zabezpechuyut minimalne vidnoshennya ploshi poverhni do zajmanogo ob yemu i najbilsh kompaktne ukladannya Koeficiyent ukladannya 60 80 teoretichnogo Forma chastinok mikrosfer yak napovnyuvacha dozvolyaye zminyuvati v yazkist polimernih materialiv i gumi Usadka cenosfer nizka Micnist stisnennya u 3 10 raziv perevishuye micnist porozhnistih sklyanih sfer Mezha micnosti stisnennya 150 280 kg sm2 Tverdist za shkaloyu Moosa 5 6 Taka micnist cenosfer dostatnya shob vitrimati procesi zmishuvannya prisadki i obrobki Cenosferi himichno inertni i mozhut vikoristovuvatisya v rozchinnikah organichnih rozchinah vodi kislotah abo lugah bez vtrati vlastivostej Zavdyaki visokij termostijkosti mikrosferi ne vtrachayut svoyih micnisnih vlastivostej do temperaturi 980 S Temperatura plavlennya ne nizhche 1300 S ZastosuvannyaCenosferi mayut unikalni teploizolyacijni vlastivosti i vikoristovuyutsya dlya specialnih teploizolyacijnih pokrittiv napriklad u kosmichnij tehnici Osnovnimi spozhivachami mikrosfer ye pidpriyemstva naftovoyi i gazovoyi promislovosti tamponazhni materiali dlya sverdlovin burovi rozchini drobilni materiali vibuhovi rechovini virobniki izolyacijnih ta teploizolyacijnih materialiv i pokrittiv vognetriviv virobniki budivelnih sumishej budivelnih materialiv ta nadlegkih betoniv virobniki farb zahisnih materialiv pokrivelnih pokrittiv zvukoizolyacijnih ta teploizolyacijnih pokrittiv Mikrosferi vikoristovuyutsya takozh pri virobnictvi plastmas i v avtomobilebuduvanni galmivni kolodki plastmasovi materiali kompoziti shini zvukozahisni materiali gruntovka a takozh yak napovnyuvachi pri virobnictvi plastmas Galuzi zastosuvannya Sukupnist unikalnih vlastivostej mikrosfer nizka shilnist mali rozmiri sferichna forma visoka tverdist i temperatura plavlennya himichna inertnist zumovlyuye shonajshirshij spektr zastosuvannya mikrosfer v suchasnij promislovosti Naftova promislovist tamponazhni materiali dlya naftovih sverdlovin burovi rozchini drobilni materiali vibuhovi rechovini Budivnictvo nadlegki betoni vapnyani rozchini ridki rozchini cementi shtukaturka pokrittya krivli i zvukozahisni materiali farba zahisni pokrittya dekorativni materiali Keramika vognetrivki materiali vognetrivka cegla pokrittya izolyacijni materiali vognetrivki pokrittya Plastidi nejlonovi polietilenovi polipropilenovi ta inshi materiali riznoyi gustini Div takozhZola Zola vinosu MikrokremnezemPosilannyahttp www endoterm com ua product mikrosfera php 5 lyutogo 2013 u Wayback Machine http www rae ru snt section content amp op show article amp article id 4872 19 chervnya 2013 u Wayback Machine http www sibran ru psb phsb papers VER pdf nedostupne posilannya z lipnya 2019 LiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Shidnij vidavnichij dim 2013 T 3 S Ya 644 s