Пористые волластонитсодержащие керамические материалы на основе композиций высококремнеземистого сырья с природными и техногенными компонентами

• Автор: Карионова, Нина Петровна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМИСТОГО СЫРЬЯ
1.1 Общие сведения о функциональных свойствах керамических теплоизоляционных материалов
1.2 Области применения керамических теплоизоляционных материалов
1.3 Физико-химические и технологические закономерности процесса твердофазного синтеза воллатонита
1.4 Постановка цели и задач работы
2 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ
2.1 Характеристика используемого природного и техногенного сырья
2.2 Методы исследования основных характеристик сырьевых материалов и изделий на их основе
2.3 Структурно-методологическая схема проведения исследований
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТВЕРДОФАЗНОГО СИНТЕЗА ВОЛ-ЛАСТОНИТА ИЗ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
3.1 Комплексное исследование особенностей химико-минералогического состава кремнеземистого сырья и фазовых изменений при его нагревании
3.2 Выбор компонентных составов для синтеза волластонита, подготовка керамических масс и отработка технологического режима процесса синтеза волластонита
3.3 Исследование процессов, протекающих в стехиометрических по волла-стониту (CaO : Si02 = 1,0) составах дериватографическим методом
3.4 Исследование процесса твердофазного синтеза волластонита в исследуемых составах в температурном интервале 1000 - 1200 °С
3.5 Кинетические особенности твердофазного синтеза волластонита
Выводы по главе
4 РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ И ТЕХНОЛОГИИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИЙ ДИАТОМИТА С ПРИРОДНЫМИ И ТЕХНОГЕННЫМИ КОМПОНЕНТАМИ
4.1 Разработка составов и технологии высокопористых керамических материалов масс для промышленной и строительной теплоизоляции
4.1.1 Технологические особенности получения теплоизоляционных материалов на основе диатомита по пластичной технологии
4.1.2 Разработка технологических режимов получения теплоизоляционных керамических материалов на основе диатомита по полусухой технологии
4.2 Разработка составов и технологии керамических материалов на основе диатомита с волластогагговой связкой для промышленной теплоизоляции и керамической оснастки для литья цветных металлов
4.2.1 Керамические материалы различной плотности с волластонитовой связкой на основе композиций диатомита с мелом и вспученным компонентом
4.2.2 Разработка составов и технологических режимов получения на основе высококремнеземистого сырья волластонитсодержащей керамики для литейной оснастки
4.3 Выработка рекомендаций по технологии и возможным областям применения разработанных керамических материалов
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
К числу актуальных проблем, наиболее значительных для обеспечения стабильных условий функционирования производства современных керамических материалов, можно отнести поиск и использование нетрадиционных сырьевых материалов, исследование влияния различных факторов на процесс изготовления керамических изделий на основе инновационных ресурсосберегающих технологий.
Особую значимость в последнее время приобретает проблема повышения огнеупорности, химической и термической стойкости высокопористой керамики в сочетании с повышенной прочностью, что позволит расширить области ее традиционного использования.
Одним из путей повышения прочностных характеристик пористых керамических материалов может быть использование добавок армирующе-упрочняющего действия за счет неизометрического габитуса частиц кристаллической фазы, создающей игольчатый сросток в теле керамической матрицы, например, при использовании добавок волластонитовых пород. Другим путем повышения прочности высокопористой керамики может быть синтез такой кристаллической фазы непосредственно в теле керамической матрицы в однократном обжиге.
Использование как природного, так и синтезированного волластонита имеет большие перспективы для повышения качества керамических материалов, используемых как для теплоизоляции, так и для оснастки литейных агрегатов алюминиевой промышленности. Это связано с активной заменой в последнее время асбестосодержащих огнеупорных материалов, обладающих канцерогенными свойствами, на экологически чистые волластошггсодержащие керамические материалы. При этом улучшение эксплуатационных свойств футеровочных материалов волластонитового состава обеспечивается благодаря армирующему действию игольчатого габитуса кристаллов минерала волластонита, его высокой термостойкостью и химической стойкостью к расплавам алюминия.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ
Основным сырьем для изготовления теплоизоляционных или строительных материалов и изделий являются широко распространенные в природе горные породы и отдельные минералы. К ним относят в основном кремнеземистые материалы, алюмосиликаты и глиноземистые материалы, карбонаты и сульфаты. Кроме того, в настоящее время широко используют отходы промышленности и энергетики, которые являются различными разновидностями шлаков и зол.
При разработке технологии высокоэффективных теплоизоляционных материалов с температурой службы до 1000 °С создание высокопористых керамических структур обеспечивалось за счет использования в качестве основного сырьевого компонента природного высококремнеземистого наноструктурированного материала с собственной высокопористой структурой - диатомитовой породы Инзенского месторождения (Ульяновская обл.).
2.1 Характеристика используемого природного и техногенного сырья
В качестве перспективных сырьевых материалов для синтеза волластонито-вой связки в работе опробовались кремнеземистые (диатомит и опока Инзенского месторождения, маршалиты Елбашенского месторождения Новосибирской области и Александровского месторождения Челябинской области, микрокремнезем как отход ферросплавного производства, безводная кремниевая кислота в виде химического реактива квалификации ч.д.а.) и известковые (мел Инзенского месторождения и каменский известняк Томской области) породы.
В качестве пороформирующих добавок использовались добавки цеолитовой породы Сахаптинского месторождения (Красноярский край), вспученные перлитовая порода Арагацкого месторождения и вермикулитовая породы Татарского месторождения (Красноярский край).
В качестве связующего компонента использовалась глина Кайлинского ме-