1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Актуальность темы исследования
1.2 Основное сырье для керамических материалов
10
1.3 Состав и структура керамического черепка, обеспечивающие
стеновым керамическим материалам повышенную морозостойкость 12
1.3.1 Влияние пористости керамического черепка на
морозостойкость и другие свойства
12
1.3.2 Влияние фазового состава керамического черепка на
15
морозостойкость и другие свойства
1.4 Методы формирования заданной структуры и состава
керамического черепка
17
1.4.2 Использование отходов энергоемких производств
17
1.4.3 Использование добавок-минерализаторов и добавок
флюсующего действия
20
ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ
23
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
25
2 МАТЕРИАЛЫ
26
2.1 Исходные материалы
26
2.1.1 Глина
26
2.1.2 Добавка шламов карналлитовых хлораторов (ШКХ)
38
2.1.3 Уголь
40
2.1.4 Вода 40
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
3.1 Физико-механические методы испытаний 42
3.2 Физико-химические методы исследований 42
3.2.1 Дериватографический (термический) анализ (ДТА) 42
3 2.2 Рентгенофазовый анализ (РФА) 44
3.2.3 Электронная микроскопия 46
3.2.4 Порометрия 48
3.3 Математическое планирование эксперимента 51
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 56
3.1 Регулирование структуры керамического черепка с помощью
выгорающей добавки 56
3.1.1 Влияние угольной добавки на структуру и фазовый состав
керамики 56
3.1.2 Влияние угольной добавки на свойства керамики 59
ВЫВОДЫ ПО П. 3.1 63
3.2 Регулирование структуры керамического черепка с помощью
солесодержащей добавки 65
3.2.1 Влияние ШКХ на фазовый состав и структуру керамического
черепка 67
3.2.2 Влияние ШКХ на свойства керамического черепка 74
ВЫВОДЫ ПО П. 3.2 80
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗАЩИТА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 81
4.1 БЖД человека 81
4.2 Защита окружающей среды 82
ВЫВОДЫ ПО П.4 83
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 85
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
1. Установлено, что задачу повышения эксплуатационных характеристик стеновой керамики, в т.ч. морозостойкости, можно решить путем направленного формирования структуры керамического черепка с помощью изменения состава шихты и оптимизации технологических параметров производства. Для этого целесообразно вводить в шихту добавки флюсующего, минерализующего действия, а также порообразующих добавок.
2. Установлено, что добавка каменноугольной пыли является регулятором поровой структуры: выгорая, добавка оставляет после себя незаполненные пространства сферической формы - поры. Теплота экзотермической реакции при сгорании угля идет на увеличение количества расплава вокруг пор, уменьшая их до размеров 0,1 мкм, т.е. формируются "безопасные" поры с точки зрения формирования морозостойкой структуры.
3. Выбрана оптимальная концентрация углесодержащей добавки, равная 4 %, обеспечивающая повышение морозостойкости стеновой керамики минимум на 2 марки при снижении максимальной температуры обжига на 50 - 100 ОС.
4. Выявлено действие добавки ШКХ на глиняное сырье в процессе обжига. Водорастворимые соли добавки с повышением температуры оказывают на шихту флюсующее действие: способствуют раннему образованию расплава и более полному спеканию, это приводит к упрочнению стенок пор. При температурах выше 1100 C добавка дополнительно обладает минерализующим действием, несколько ускоряя формирование муллита, что повышает прочность матрицы на изгиб.
5. Определена оптимальная дозировка добавки ШКХ, составляющая 1,5 %. При этом обеспечивается рост прочности при изгибе на 20 - 30 %. Структура керамического черепка при введении ШКХ при температурах выше 1050 С формируется более однородной, спекшейся с малым количеством открытых пор, что будет способствовать повышению морозостойкости и долговечности керамических стеновых материалов.
6. Применение отходов в качестве добавок является оптимальным решением проблем необходимости использования качественного исходного сырья, т.к. расширяет возможную сырьевую базу. Тем самым достигается двойной экологический эффект, во-первых, экономия дефицитной качественной глины, во-вторых, утилизация существующих отходов промышленности.
7. Положительный экономический эффект от введения предлагаемых добавок достигается за счет возможности частичной или полной замены каолинового дорогостоящего сырья на неспекающуюся глину; снижения энергоемкости производства за счет работы добавок как интенсификаторов спекания; снижения затрат на транспортировку сырья; возможности производства высококачественного материала, отвечающего современным требованиям к долговечности стеновых керамических материалов.
