Введение к работе
Актуальность работы. Улучшение качества фарфоровых изделий и снижение затрат при их производстве является в настоящее время одной из актуальнейших задач, стоящих пред промышленностью. Это обуславливает в последнее время большой интерес исследователей к использованию нетрадиционных сырьевых источников.
Другой стороной данной проблемы является постепенная истощаемость традиционных для фарфорового производства месторождений сырья. При этом в процессе распада Союза многие высококачественные источники сырья оказались недоступными для российских потребителей в связи с большими таможенными тарифами и тарифами на транспортировку сырья.
По этим причинам интерес для керамической промышленности может представлять использование диопсидовых пород Слюдянского месторождения (Иркутская область) и кварц-топазового сырья месторождения "Копна" (Кемеровская область) в составах фарфоровых масс и глазурей в качестве эффективных добавок и самостоятельных компонентов, улучшающих спекаемость и свойства изделий.
Еще одним источником сырья, поиск областей использования которого является в некотором роде необходимостью, могут выступать и технологические отходы предприятий химической, силикатной и других промышленностей. Применение в керамической технологии данного сырья направлено также на решение экологических проблем. При этом отходы промышленности могут являться перспективным дешевым сырьем.
Работы, положенные в основу диссертации, выполнялись в рамках госбюджетной темы «Разработка технологических принципов и приемов нетрадиционного использования силикатного сырья Сибири в производстве стекломатериалов, твердеющих композиций и керамических материалов» и хоздоговора с ЗАО «НПО «Урское».
Цель работы.
-
Разработка составов бытового и электротехнического фарфора с повышенными эксплуатационными свойствами на основе сравнительно дешевого доступного и недефицитного сырья.
-
Исследование и сравнение влияния малых добавок диопсида, топаза, кальцита, магнезита и доломита на спекаемость и свойства «сырой» фарфоровой массы и предварительно синтезированного фарфора.
-
Разработка составов фарфора на основе композиций непластичкых сырьевых материалов применительно к технологии горячего литья под давлением из термопластичных шликеров.
4. Изучение процессов" "фазообразования при взаимодействии
компонентов в системе фарфор - диопсид - глинозем и разработка на ее
основе состава керамической массы для получения электротехнического
фарфора с улучшенными свойствами.
Научная новизна.
1. Изучено сравнительное минерализующее действие добавок
природного кальций-магниевого сырья на фазообразование и спекание
традиционного и предварительно синтезированного фарфора. Установлено,
что наиболее сильное влияние оказывают комплексные добавки,
содержащие в своем составе одновременно оксиды кальция и магния.
Сравнительный анализ воздействия минерализаторов на традиционный и спеченный фарфор показал, что в последнем случае добавки оказывают меньший эффект, чем в случае, когда они участвуют в изначальном формировании структуры при введении в «сырую» массу.
-
Установлено минерализующее действие топаза при введении его в керамическую массу. При введении топаза в состав фарфора происходит увеличение белизны и прочности изделий, снижение температуры их спекания, что связано с действием ионов фтора, выделяющихся при разложении топаза. Увеличение белизны фарфора объясняется как повышением выхода муллита, равномерностью структуры, так и глушащим действием фтор-ионов на стеклофазу.
-
Установлены закономерности спекания и изменения свойств в композициях: фарфоровый бой - стеклобой, фаянсовый бой - стеклобой, диопсид - стеклобой и диопсид - фарфоровый бой.
-
Предложена прогнозная диаграмма для проектирования керамики с определенным типом кристаллической структуры в системе диопсид -фарфоровый бой - глинозем для получения изделий по непластичной технологии.
Практическая ценность работы. В работе определены оптимальные количества добавок минерализаторов для повышения механических свойств и показателя белизны традиционного бытового и предварительно синтезированного фарфора. Установлено, что введение минерализаторов позволяет повысить белизну на 3-11%, прочность при изгибе на 8-25 МПа и снизить температуру спекания на 5(М0ОС.
Разработаны составы фарфоровых непластичных масс с использованием технологических отходов промышленности и минерального сырья Сибирского региона с высокими эстетическими и механическими свойствами и низкой температурой спекания. Установлено, что на основе композиции 85% слюдянского диопсида и 15% стеклобоя можно получить изделия с белизной 72% при температуре обжига 1200С.
Исследовано фазообразование в трехкомпонентной системе диопсид - фарфор - глинозем и на ее основе разработана керамическая масса для получения изделий с высокими механическими свойствами.
Апробация работы. Диссертационная работа и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции "Комплексное промышленное освоение
месторождения "Копна", г. Кемерово, 1999; на Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы строительного материаловедения", г. Томск, 1998; на Международной научно-технической конференции "Геология и проблемы освоения недр", г. Томск, 1999.
Разработанный состав бытового фарфора с использованием кварцевого концентрата - продукта обогащения золото-кварц-топазовых пород месторождения "Копна", прошел промышленную проверку на Прокопьевском фарфоровом заводе (Кемеровская область).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, включая 1 патент, 1 положительное решение о выдачи патента и 2 заявки на патент.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка использованной литературы из 200 наименований и приложения. Работа изложена на 175 станицах машинописного текста, содержит 44 таблиц и 50 рисунков.
