- •Печатается по решению редакционно-издательского совета
- •Isвn 978-5-89040-417-6 © Турченко а.Е, Суслов а.А, 2012
- •Теоретические и научно-практические редпосылки формирования структуры дисперстных глинистых минералов и свойств сырца керамических материалов
- •1.1. Формирование глинистых минералов и пород в естественных условиях
- •1.2. Основные виды структур глинистых минералов
- •1.3. Особенности межчастичных взаимодействий глинистых минералов в водных дисперсиях
- •Физико-химические свойства мономинеральных глин
- •Между структурными элементами:
- •Особености влияния химических добавок на свойства шихты, сырца и обожженных изделий
- •2.1. Классификация и общая характеристика химических добавок
- •2.2. Опыт применение добавок пав при производстве керамических изделий
- •Влияние добавок пав на структурные свойства глинистых дисперсий
- •А) без добавок
- •Б) с ионогенной гидрофилизирующей добавкой
- •В) с ионогенной гидрофобизирующей добавкой
- •Каолиновой дисперсии с анионактивными добавками при прессовании
- •3. Методика проведения исследований
- •3.1. Выбор сырьевых материалов для изучения влияния ионогенных добавок пав на свойства «модельных и реальных» глинистых дисперсий
- •Содержание кальция и магния в глинах
- •Содержание калия и натрия в глинах
- •Характеристика добавок поверхностно-активных веществ
- •Характеристика добавок электролитов
- •3.2. Методика оценки массовой доли ионогенных добавок пав на процессы структурообразования формовочных масс и готовых изделий
- •Изменение сорбционных свойств каолина в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Изменение сорбционных свойств бентонита в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Изменение сорбционных свойств каолинито-монтмориллонитовой глины (латненская – лт) в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Изменение сорбционных свойств пресс-порошка в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Р ис. 4.1. Изменения эффективной удельной поверхности глинистых дисперсий в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •4.2. Исследование влияния ионогенных пав на формирование контактов микроструктуры глинистых дисперсий
- •Из пресс-порошка с гидрофобизирующей добавкой. Увеличение х 15 000
- •4.3. Исследование влияния ионогенных пав на процессы прессформования и свойства сырца керамических изделий
- •В зависимости от вида ионогенной добавки и формовочной влажности Выводы
- •5. Оптимизация технологических параметров изготовления керамических облицовочных материалов с использованием ионогенных пав
- •5.1. Оптимизация состава и температуры обжига модельной системы «глина – плавни» при введении ионогенных пав
- •Уровни варьирования содержания плавней в шихте
- •Матрица планирования и физико–механические свойства керамических изделий, обожженных при температуре обжига 1000 ºС
- •С добавкой б) «Пеностром»
- •С добавкой в)
- •С добавкой в)
- •5.2. Исследование влияния вида и массовой доли ионогенных пав на сорбционные свойства шихты и физико-механические характеристики керамических изделий
- •4. Добавка - метилсиликонат натрия имеет следующую структурную формулу:
- •6.2. Рекомендации по оптимизации производственного состава керамической плитки для внутренней облицовки на основе многокомпонентной шихты вкз
- •Оптимизация состава проводилась с использованием д - оптимального метода планирования трехфакторного эксперимента [74, 75] (табл. 6.4).
- •Уровни варьирования рецептурно-технологических факторов
- •На основании полученных результатов показано влияние ионогенной добавки на физико-механические свойства керамических плиток табл. 6.5.
- •Результаты определения воздушной усадки
- •Результаты определения огневой и общей усадок
- •От массовой доли добавки гкж-11 и температуры обжига
- •Керамического кирпича от содержания добавки гкж-11 и температуры обжига
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
А) без добавок
Б) с ионогенной гидрофилизирующей добавкой
В) с ионогенной гидрофобизирующей добавкой
Рис. 2.2. Идеализированная модель формирования структуры сырца на основе
Каолиновой дисперсии с анионактивными добавками при прессовании
Таблица 2.2
Влияние ионогенных поверхностно-активных добавок
на формирование микроструктуры каолино-водной дисперсии
Вид добавки |
Химическая формула каолинита |
Вид конта-кта |
Вид микроструктуры |
Цель применения в технологии строительной керамики |
Без добавки |
{[mAl2Si2H4O9]nHSiO3- mH2O · nH+}0
|
Плоскость - ребро, угол – ребро |
Неравномерно- агрегированная |
- |
Гидрофилизирующая добавка ПАВ
|
{[mAl2Si2H4O9]nHSiO3- · mH2O (n – х)Na+}х- · х Na+ |
Угол - угол, угол - ребро |
Дисперги-рованная |
Повышение пласти-ческих свойств сырца. Активизация каолинитовой составляющей глинистого сырья, снижение температуры обжига |
Гидрофобизирующая добавка ПАВ |
{[mAl2Si2 H4O9]nHSiO3- · mH2O – (n-y)Na+} х- · ּ y Na+ , где - (y < x)
|
Плоскость -плоскость ребро -ребро |
Коагулированная |
Активизация каолинитовой составляющей глинистого сырья, снижение температуры обжига |
Выводы
1. Показан механизм действия химических добавок в глинистых дисперсных системах;
2. Обоснован выбор эффективного вида и массовой доли химических добавок для улучшения формовочных свойств шихт и обеспечения заданного качества керамических изделий;
3. Определены условия формирования структуры сырца керамических облицовочных изделий на стадиях массоподготовки и формования с учетом использования ионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ);
4. Предложены мероприятия по применению ионогенных ПАВ, обеспечивающих стабильное качество готовой продукции при снижении энергетических затрат на ее получение.
В основу исследования положена научная гипотеза о возможности получения керамических материалов со стабильными свойствами за счет изменения поверхностной энергии глинистых дисперсных материалов путем применения ионогенных поверхностно-активных добавок.
3. Методика проведения исследований
Использование химических добавок в технологии керамических материалов базируется на следующих методологических принципах.
В работе реализуется структурный подход, обеспечивающий анализ взаимосвязи «технологические факторы – состав, структура, состояние, свойства материала». Такой подход позволяет оценивать свойства материала во взаимосвязи с изменением параметров его состава, структуры и состояния; с другой стороны, эта взаимосвязь позволяет раскрывать технологические условия получения материала с необходимым набором требуемых свойств, исходя из назначения и условий эксплуатации материала.
Объектом исследований принимается физико-химическая система «глиняно-водная дисперсия – химическая добавка».
Экспериментальные исследования по изучению влияния химических добавок последовательно проводятся со следующими модельными системами:
глиняно-водные дисперсии различного минералогического состава;
шихта, состоящая из каолинит-гидрослюдистой глины и плавней щелочного и щелочноземельного;
многокомпонентный пресс-порошок для производства керамической плитки.
Эксперименты с модельными системами преследовали цель оценить роль химических добавок на каждом технологическом этапе в зависимости от минералогического состава сырьевой смеси.
Лабораторные исследования подтверждались заводскими испытаниями, при которых осуществлялась практическая проверка предложенных составов и технологических режимов изготовления изделий.