Развитие химико-технологических основ процессов переработки сырья для получения силикатов кальция и композиционных материалов

• Автор: Акатьева, Лидия Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 328 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
ГЛАВА 1. ПОЛУЧЕНИЕ СИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
1.1. Методы получения силикатов кальция
1.1.1. Анализ особенностей природного и техногенного
кальций- и кремнийсодержащего сырья
Генезис минерального сырья
Техногенное сырьё
1.1.2. Высокотемпературные методы синтеза силикатов кальция
Диаграмма состояния системы СаО-БЮг
Твёрдофазный синтез
Метод кристаллизации из расплава
1.1.3. Гидротермальный синтез гидросиликатов кальция
Фазовая диаграмма системы СаО-БЮг-НгО
Гидротермальный (автоклавный) синтез
Гидротермальный (безавтоклавный) синтез
Высокотемпературная дегидратация и перекристаллизация гидросиликатов кальция
1.1.4. Методы получения силикатов кальция из водорастворимого сырья
Химическое осаждение из растворов
Золь-гель метод
Синтез в микроэмульсиях
1.2. Области применения силикатов кальция
1.2.1. Волластонит как наполнитель многоцелевого назначения
Полимерные материалы
Лакокрасочные материалы
Керамические материалы
Композиционные материалы
Металлокерамика и другие композиты
1.2.2. Перспективы использования ксонотлита
1.2.3. Силикаты кальция как основа для функциональных материалов
Органо-неорганические пигменты
Цветные гидросиликаты кальция
Твёрдые экстрагенты
1.2.4. Сорбенты неорганических и органических веществ
Сорбция катионов цветных и редких металлов
Сорбция органических соединений
Выводы к главе
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАК МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Семизвенная методологическая схема процессов переработки природного и техногенного сырья и её анализ
2.2. Компьютерное моделирование технологической схемы получения синтетических силикатов кальция
2.2.1. Создание базы данных и программного обеспечения для разработки технологических схем совместной переработки кальций-
и кремнийсодержащего сырья
2.2.2. Описание применения программы «Компьютерное моделирование технологической схемы получения синтетических силикатов кальция»
Решение прямой задачи: разработка процессов переработки природного и техногенного сырья с получением различных материалов
Решение обратной задачи: выбор сырья и технологии для получения материалов определённого назначения
Выводы к главе
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И АНАЛИЗА
3.1. Исходные вещества
3.2. Методика проведения экспериментов
3.3. Методы анализа и физических исследований
3.4. Описание принципов работы веб-приложения и методика разработки программного обеспечения
ГЛАВА 4. ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ И ДЛИННОВОЛОКНИСТЫХ ОБРАЗЦОВ
СИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ
4.1. Получение наноразмерных порошков гидросиликатов кальция из водорастворимого сырья

4.1.1. Изучение влияния природы модифицирующих добавок на дисперсность синтетических гидросиликатов кальция
4.1.2. Синтез тонкодисперсных порошков силикатов кальция высокой чистоты
4.2. Разработка гидротермальной (автоклавной) технологии получения силикатов кальция с длинноволокнистой структурой частиц
4.3. Исследование гидротермального (автоклавного) процесса совместной переработки силикат-глыбы и фосфогипса
Выводы к главе
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ СИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ
5.1. Изучение сорбционных свойств гидросиликатов кальция
по отношению к катионам редкоземельных металлов
5.2. Исследование процесса получения композиционных люминесцентных материалов на основе синтетических силикатов кальция
5.3. Разработка процессов получения композиционных керамических пигментов на основе силикатов кальция
5.3.1. Получение ультрадисперсного алюмокобальтоксидного пигмента..
5.3.2. Получение композиционного титанового пигмента
5.4. Разработка способа получения водно-дисперсионных акриловых красок на основе гидросиликатов кальция
5.5. Гранулирование силикатов кальция
Выводы к главе
Общие выводы
Литература
Приложения

Твёрдофазный синтез
Синтетический волластонит, поступающий на рынок в настоящее время, получают большей частью твердофазным способом. При спекании кальций и кремний содержащих компонентов в области температур 1000... 1400 °С получают целевой продукт в виде гранул, далее осуществляют классификацию до требуемых размеров частиц. В результате синтетический волластонит, поставляемый на рынок, имеет 65 мае. % частиц размером класса 44.. .74 мкм [8,14,15].
Процесс твёрдофазного синтеза волластонита происходит при обжиге смеси, состоящей из кремний- и кальцийсодержащего сырья с различными добавками или без них, при температурах ниже температуры плавления основных компонентов и образующихся силикатов.
Основным условием протекания твёрдофазовых реакций является наличие массообмена между реагирующими твёрдыми веществами за счёт процесса диффузии.
Важными факторами, влияющими на скорость процесса твердофазного синтеза являются: гранулометрический состав смеси (в том числе дисперсность, однородность), химический состав и температура.
Сокращение размеров частиц смеси увеличивает удельную поверхность и поверхностную энергию зёрен и уменьшает средний путь внутренней диффузии, что приводит к возрастанию скорости процесса, увеличению выхода продукта, улучшению его качества, а также может снизить температуру и удельный расход энергии при обжиге. Однако, уменьшение размеров частиц сопровождается возрастанием затрат на измельчение и увеличением потерь за счёт пылеобразова-ния. Оптимальная степень измельчения определяется с учётом и выхода продукта, и общих затрат на синтез [43].
Зависимость скорости реакции от температуры определяется характером лимитирующей стадии реакции. При диффузионном процессе скорость реакции сравнительно медленно меняется при изменении температуры, а в случае хими-