Введение к работе
Актуальность работы В настоящее время в условиях быстрого развития керамического производства возрастают требования к стабильности технологического цикла, качеству выпускаемой продукции, в значительной степени определяемых свойствами используемого сырья Колебания химического и минералогического состава, нестабильность структуры природных материалов, особенно глинистого сырья, усложняют производство, вынуждают многие предприятия работать в условиях постоянной корректировки состава и параметров технологии В связи с этим весьма актуальными являются разработки, позволяющие унифицировать индивидуальные особенности применяемых компонентов и направленно формировать требуемый комплекс свойств формовочных масс и литейных шликеров
Альтернативным решением может стать создание искусственных керамических связующих взамен природных, каковыми являются глины Наиболее перспективным в этом случае может стать использование технологии высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС) в сочетании с приемами, направленными на управление структурой материалов При этом наряду с традиционными способами активации (термическая, механическая обработка) возможно использование внутренней энергии материала, сформировавшейся в ходе его геологической предыстории - генезиса В настоящее время практически не изучена возможность получения искусственных керамических вяжущих суспензий на основе активированных, структурно нестабильных материалов, которые могут быть использованы также для производства тонкой керамики и, в том числе, фарфоро-фаянсовых изделий Искусственные связующие на основе активированных материалов позволят устранить негативное влияние колебаний свойств исходного сырья, управлять реологическими и технологическими свойствами литейных систем, направленно регулировать реакционную способность дисперсной фазы при обжиге
Исследования выполнялись в соответствии с тематическим планом Министерства образования и науки РФ в 2006 - 2007 годах
Цель работы: Получение и исследование свойств искусственных керамических вяжущих суспензий на основе активированного сырья и совершенствование технологии тонкой керамики
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи
исследование особенностей синтеза искусственных керамических вяжущих суспензий на основе генетически и термически активированных кварцсо-держащих материалов,
получение искусственных керамических вяжущих суспензий на основе термоактивированных масс фарфоро-фаянсового состава,
изучение особенностей формирования свойств искусственных керамических вяжущих на активированном сырье,
- оценка способности к спеканию полученных вяжущих суспензий на акти
вированном сырье, изучение физико-механических свойств образцов керамики,
- технологическая проработка предлагаемых решений
Научная новизна работы:
Выявлены технологические особенности получения искусственных керамических вяжущих суспензий на основе активированного сырья Показано, что структурная нестабильность обеспечивает высокую интенсивность измельчения материалов (время помола сокращается в 1,5-2 раза), а введение всего необходимого количества разжижающих добавок на начальной стадии помола ускоряет структурную стабилизацию суспензии, приводит к снижению вязкости и тиксотропного взаимодействия между частицами, увеличению концентрации твердой фазы В этих условиях интенсифицируется наработка коллоидного компонента, концентрация которого может достигать 4%
Установлены закономерности изменения свойств керамических вяжущих суспензий, заключающихся в том, что при использовании генетически и термически активированных материалов эффективная вязкость суспензий остается практически постоянной на срок до 7 суток, а затем скорость ее изменения увеличивается почти в 10 раз, при этом возможно изменение характера течения с усилением дилатантных свойств Реологические характеристики могут быть восстановлены применением механической и коллоидно-химической стабилизации, введением стабильного наполнителя
Применительно к тиксотропно-дилатантным системам предложена методика сравнительной оценки активности дисперсной фазы искусственных керамических вяжущих суспензий, заключающаяся в определении прочности единичных контактов (силы межчастичного взаимодействия) по реологическим характеристикам неразрушенных структур дисперсных систем
Практическая значимость работы.
Разработаны основы технологии получения искусственных керамических вяжущих с использованием генетически и термоактивированных материалов, отличающихся улучшенными реотехнологическими характеристиками и высокой реакционной способностью в широком интервале температур, что позволяет применять их в производстве разнообразных керамических изделий
Искусственные керамические вяжущие на основе активированного кварц-содержащего сырья (кварцитопесчаники, отходы обогащения железистых кварцитов) могут найти применение как для получения строительной керамики по керамобетонной технологии, так и в качестве добавок при производстве керамической плитки для внутренней облицовки стен и пола Это позволит снизить расход традиционного сырья на 20 - 30% при улучшении физико-механических характеристик готовых изделий
Получены искусственные керамические вяжущие на основе термоактивированных фарфоро-фаянсовых масс различного состава, обладающие улучшенными литьевыми характеристиками в сравнении с традиционными шликерами Применение данных вяжущих в технологии фарфоро-фаянсовых изделий позволит значительно сократить компонентный состав и требования к его технологи-
ческим свойствам При этом влажность литьевых шликеров может быть снижена почти в два раза, за счет чего обеспечивается увеличение плотности отливок на 10 - 15%, интенсификация процессов спекания, повышение качества продукции Использование данной технологии позволит отказаться от приготовления на каждом отдельном предприятии литьевых шликеров по индивидуальным технологиям и перейти к централизованной подготовке термоактивированного шамота для крупных и мелких потребителей
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной научно-практической интернет-конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии (XVII научные чтения)» (Белгород, 2005 г), Семинаре-совещании ученых, преподавателей и ведущих специалистов, работающий в области технологии керамики и огнеупоров, дизайна керамических изделий «Технология керамики и огнеупоров» (Белгород, 2006 г), Всероссийской заочной электронной научной конференции РАЕ «Нанотехнологии и макросистемы» (15-20 декабря 2006 г), Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии наука, промышленность, образование» (25-27 октября 2006 г), Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (Белгород, 2007 г)
Диссертационная работа осуществлялась в рамках фундаментальных исследований по НИР «Физико-химические основы регулирования реотехнологи-ческих характеристик керамических суспензий с учетом структурной нестабильности сырья» (2006 г )
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в восьми печатных работах, включая две статьи в изданиях из списка, рекомендованного ВАК
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена в 5 главах на 145 страницах, состоит из введения, обзора литературы, методической части, трех глав экспериментальной части, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 181 источник, пяти приложений, содержит 15 таблиц, 44 рисунка
