Научные основы ресурсосберегающих технологий стеновой и облицовочной керамики и управление ее свойствами

• Автор: Яценко, Наталья Дмитриевна
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 364 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Теория и практика производства изделий строительной керамики с высокими эксплуатационными и декоративными свойствами
1.1 Состояние и перспективы развития промышленности
керамических строительных материалов
1.2 Проблема расширения сырьевой базы отечественной промышленности и разработка инновационных технологий производства
1.3 Основные направления совершенствования технологии
строительной керамики
1.3.1 Управление процессами структуро- и фазообразования и повышения технико-эксплуатационных свойств изделий при разработке керамических технологий на основе глиносодержащего сырья
1.3.2 Способы интенсификации процессов спекания при
низкотемпературном обжиге керамики
1.4 Кальцийсодержащие материалы в производстве изделий строительной керамики
1.4.1 Влияние карбонатных материалов на интенсификацию спекания в условиях низкотемпературного обжига
1.4.2 Роль кальцийсодержащих природных и синтезированных материалов в формировании структуры строительной
керамики
1.5. Проблемы белизны и цвета в технологии керамических
материалов
1.5.1 Физико-химические основы цвета и окрашивания

керамики
1.5.2 Зависимость цвета и окрашивания керамики от содержания хромофора и фазового состава
1.5.3 Белизна и цвет изделий тонкой строительной керамики
1.5.4 Цвет и окрашивание грубой строительной керамики
1.6 Выводы
1.7 Цель и задачи исследований
Глава 2. Методология, методики стандартных испытаний и физико-химических исследований и характеристика материалов
2.1 Выбор объекта исследования
2.2. Характеристика сырьевых материалов
2.2.1. Глинистые породы России
2.2.2. Природные и техногенные материалы, применяемые в качестве
добавок
2.3. Методология проведения технологических исследований, методы стандартных испытаний, физико-химические исследования свойств и
структуры керамики
Глава 3. Теоретические и технологические основы и способы управления формированием фазового состава и структуры стеновой
керамики улучшенных свойств
3.1. Зависимость свойств стеновой керамики на основе глин различного химико-минералогического состава от структуры черепка
и окислительно-восстановительных условий обжига
3.1.1 Фазовый состав керамического кирпича окислительного обжига
в зависимости от содержания карбонатов кальция и оксидов Ге20з
3.1.2 Влияние восстановительных условий обжига на формирование структуры кирпича и его свойства
3.2 Управление процессами фазообразования и формирования структуры строительной керамики с применением минерализаторов..

3.2.1. Физико-химическая сущность влияния минерализующих добавок в управлении твердофазовых и жидкофазовых процессов
низкотемпературного обжига строительной керамики
3.3 Свойства и фазовый состав керамического черепка в глинистокарбонатных системах
3.3.1 Формирование фазового состава керамического черепка с использованием мела и минерализующих добавок
3.3.2 Термодинамический расчет вероятности образования
кальцийсодержащих кристаллических фаз
3.3.3 Особенности физико-химических процессов, протекающих при обжиге масс на основе легкоплавких глин и техногенного сырья
3.3.3.1 Химический и фазовый состав отходов химводоочистки
3.3.3.2 Влияние техногенных материалов на фазовый состав и
свойства черепка на основе легкоплавких малокарбонатных глин
3.4 Выводы
Глава 4. Теоретические основы белизны и цвета и управление окрашиванием отдельных фаз в технологии производства
керамических строительных материалов различного назначения с учетом физико-химических и технологических факторов
4.1. Белизна и окрашивание алюминатных, алюмосиликатных кристаллических фаз и стеклофазы в зависимости от количества и содержания в них оксидов железа
4.2. Закономерности изменения цвета строительной керамики в зависимости от фазового состава железа и окислительновосстановительных условий обжига
4.3 Белизна и цвет керамического кирпича в зависимости от содержания карбонатных материалов, минерализующих добавок и
его фазового состава
4.4 Роль техногенных материалов и минерализующих добавок в

Рассматривая процессы спекания глинистых пород, особенно низкотемпературного спекания, нельзя не оценить роли муллита (3Al203-2Si02), образование которого происходит по схеме, впервые предложенной П.П.Будниковым [51], и которая до настоящего времени не претерпела серьезных изменений:
А120з• 2Si02• 2Н20 -*• Al203-2Si02+ 2Н20.
3(Al203-2Si02) —»3Al203-2Si02+ 4Si
Образование муллита происходит в результате структурной перестройки рентгеноаморфного метакаолинита с образованием тетраэдров [АЮ4]5" наряду с наличием октаэдров [АЮ6]9' в кристаллическую фазу с высокой плотностью и прочностью. Уменьшение содержания метакаолинита при кристаллизации муллита обеспечивает формирование структуры материала с более высокими механическими свойствами.
Интенсивность образования муллита из каолинита обусловлена целым рядом факторов, важнейшими из которых являются минерализующие добавки, вводимые химически чистыми оксидами или соединениями; температура обжига, длительность выдержки и дисперсность спекаемого материала.
Однако особый интерес вызывает интенсификация процесса муллитообразования за счет различных факторов, в первую очередь, добавок-минерализаторов, значительная часть из исследований которых принадлежит П.П. Будникову с соавторами, Г.Н. Масленниковой [51-52], а также зарубежным ученым [53,54]. В данных работах установлено, что минерализаторы в зависимости от типа вводимого соединения, могут увеличивать или уменьшать выход муллита, а также снижать температуру его образования. Так, добавки фторида и карбоната лития снижают температуру кристаллизации муллита до 550°С [52], а в присутствии СаО количество образующегося муллита значительно увеличивается, но в области более высоких температур за счет обогащения аморфной фазы метакаолинита оксидами кальция и образования новых кристаллических фаз. При этом при вводе минерализующих добавок значительная