Природа никогда не была благосклонна к человеку погодными условиями, поэтому ему всегда приходилось что-то придумывать, чтобы обогреть свое жилище. С появлением огня проблема обогрева частично снялась, а проблема сохранения тепла остается до сегодняшнего дня приоритетной задачей служб и образований, отвечающих за энергосбережение.

Эта история берет свое начало в Англии в 1957 году, именно тогда английские ученые обратили внимание, что при сжигании углей в топках котлов из минеральных примесей образуются алюмосиликатные полые микросферы - легкий сыпучий мелкодисперсный порошок, состоящий из отдельных сферических полых прочных частиц. На современных крупных тепловых электростанциях, работающих на угле, топливо сжигается в пылевидном состоянии. Как известно, в угле содержится значительное количество минеральных негорючих веществ. При плавлении в топочной камере ТЭС, глина и кварц образуют алюмосиликатный расплав, который в газовом потоке дробится на мельчайшие капли. Внутри этих капель может оказаться газ и образовавшийся из воды пар, который при высоких температурах расширяется и, увеличиваясь в объеме, образует газовую полость. Так и появляются полые силикатные шарики - микросфера. В Советском Союзе велись работы по изучению вопроса о выделении микросфер из золы-уноса и последующем внедрении в различные отрасли народного хозяйства, но после развала СССР подобные исследования на уровне государства были свернуты, только небольшая группа энтузиастов продолжила изучение данной темы. Основной задачей была очистка микросфер от мусора, выделение и удаление микросфер с нарушенной оболочкой и калибровка по размеру для разных задач. Содержание полых микросфер в золе-уноса на различных тепловых электростанциях изменяется от десятых долей процента до нескольких процентов.

На сегодняшний день выделенные нами микросферы обладают следующими характеристиками: микросферы имеют форму, близкую к сферической, и гладкую внешнюю поверхность. Насыпная плотность микросферы - 320÷370 кг/м³. Плотность материала оболочки микросферы - 2 450 кг/м³. Отличается тем, что микросферы даже дисперсностью до 100 мкм имеют насыпную плотность не выше 370 кг/м³. Это достигается тем, что цикл сжигания углей имеет на 35% более продолжительную высокотемпературную фазу, а скорость охлаждения увеличена на 60% за счет прохождения дымовых газов через специальный холодильник. При таких показателях процесса толщина стенки микросферы практически уменьшается на 40÷55%. В то же время прочность стенки не уменьшается, так как сама стенка имеет очень мало дефектов. Диапазон размеров находится в пределах 40÷500 мкм. Состав внутренней газовой фазы: СО₂~ 70%, N₂~ 30%., Теплопроводность микросфер 0,08 Вт/м×ºК. при 20 ºС., отличается лучшим на 25÷30% сопротивлением теплопередачи. Это происходит из-за того, что в сравнимых размерах микросфера нашего производства имеет более тонкую оболочку и большую степень разрежения газов внутри оболочки. Предел прочности на сжатие - 15÷29 МПа. Микросферы после процесса флотации проходят специальную термическую обработку при температуре 1 600ºС. Это позволяет произвести разрушение герметичных, но непрочных из-за поверхностных дефектов микросфер, а их обломки выделить и устранить из состава смеси. Таким образом, достигается постоянство физических параметров микросферы при дальнейшей работе с ней. Кроме того, после такой термообработки микросферы не разрушаются при введении даже в высоковязкие среды. Твердость оболочки по шкале Мооса - 5÷6. Микросферы отличаются низкой степенью загрязнения пылевидной фракцией (см.фото). Это позволяет получать значительно более качественные полимерные композиции, так как отпадает необходимость связывать или нейтрализовывать пылевидную фракцию. Микросферы не теряют свойств до температур, превышающих 1 300 ºС. Температура плавления - не ниже 1 400 ºС. Отличаются тем, что поскольку специальная термообработка уже произведена, то даже при резком нагревании при заливке металлами разрушения микросфер не происходит. Химический состав в %: SiO₂- 52,2÷64,3; Al₂O₃- 23,5÷29,0; Fe₂O₃- 6,0÷10,0; CaO - 0,1÷5,8; MgO - 1,0÷2,0; K₂O - 1,0÷2,3; TiO₂- 0,6÷1,0; Na₂O - 0,3÷1,0; Р₂O₅- 0,2÷1,0. Не имеет каких-либо особенностей и соответствует в основном составу примесей сжигаемых углей.

Нашим предприятием ведутся подготовительные работы по производству микросферы модифицированной полиуретановым наноструктурным покрытием, а так же покрытия различными металлами. Покрытие имеет толщину ~1•10^-8м÷3•10^-8м (10÷30 нанометров). Наиболее перспективно применение микросфер с поверхностью, модифицированной полиуретановым наноструктурным покрытием, для модификации лакокрасочных полимерных материалов с целью упрочнения полимерных пленок в 2-6 раз, особенно при создании тонкопленочных термоизоляционных (термобарьерных) высокопрочных и высокотехнологичных материалов, в том числе многослойных. Микросфера покрытая металлом (золото, серебро) применяется в радиоэлектронике, медицине.

На сегодняшний день области применения микросфер в сочетании с недефицитными традиционными компонентами позволяют получать готовые изделия, обладающие уникальными качествами: легкость, огнеупорность, теплозвуконепроницаемость, способность работать в агрессивной среде и позволяют применять эти изделия в судостроении, в металлургии, нефтедобывающей промышленности, автомобилестроении, авиации, в строительстве и производстве строительных материалов, химической промышленности. Нами разработано и производится энергосберегающее теплоизоляционное композитное покрытие современный многофункциональный материал, изготовленный на основе акриловых полимеров, состоящий из полимерной матрицы и наполнителя, в роли которого выступают полые керамические микросферы. Данный материал объединяет в себе свойства теплоизоляции, звукоизоляции и краски.

Исследовательские работы связанные с внедрением в производство и освоение новых направлений для применения алюмосиликатных микросфер нашим предприятием ведутся постоянно. Так же имеются уникальные разработки, которые вскоре будут запущены в производство. Наша компания открыта для обсуждений интересующих вопросов, а так же для совместного исследования в области применения алюмосиликатных микросфер в производстве востребованных материалов.

Сбережем энергию завтрашнего дня вместе!

Группа компаний ИНОТЭК