Синтез муллитокорундовых материалов из природного алюмосиликатного сырья по фторидной технологии и получение высокоглиноземистой керамики на их основе

• Автор: Погребенкова, Валерия Валерьевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 194 с. : ил.

Введение

1 Физикохимические основы получения алюмосил икатной

керамики с заданными свойствами на основе природного сырья

1.1 Состояние и перспективы получения и применения ашомоси

л икатной керамики в современных рыночных условиях

1.2 Состояние отечественной сырьевой базы природного сырья

для получения алюмосиликатной керамики

1.3 Физикохимические основы процесса синтеза муллита

1.3.1 Особенности структуры и свойства муллита основной

кристалллической фазы алюмосиликатных керамических материалов

1.3.2 Способы синтеза муллита

1.3.2.1 Особенности твердофазового синтеза муллита
1.3.2.2 Синтез муллита зольгель методом
1.3.2.3 Кристаллизация муллита из расплава
1.3.2.4 Получение муллита методом совместного осаждения
1.3.2.5 Синтез муллита из топаза
1.4 Способы интенсификации процессов синтеза муллита
1.4.1 Критерии выбора и механизмы действия добавок
минерализаторов
1.4.2 Влияние минерализаторов на процессы муллитообразования в глинах и каолинах
1.4.3 Механохимическая активация процессов синтеза муллита
1.5 Пути и способы активации процессов спекания алюмосиликат ной керамики
1.6 Фтораммонийная концепция получения муллита из природно го алюмосиликатного сырья
1.7 Утилизация отходящих газов
1.8 Постановка задач исследования
2 Характеристика сырьевых компонентов, методы и
методология исследования
2.1 Общие сведения об особенностях свойств используемого
2.1.1 Характеристика каолина Просяновского месторождения
2.1.2 Характеристика пирофиллита месторождения КульЮртТау
2.1.3 Характеристика оксида алюминия квалификации ч.д.а.
2.1.4 Свойства фторирующего компонента гидродифторида
аммония
2.1.5 Получение и свойства гексафторосиликата аммония
2.2 Методы исследования основных характеристик сырьевых
материалов и изделий на их основе
2.2.1 Химический анализ
2.2.2 Рентгенофазовый анализ
2.2.3 Комплексный термический анализ
2.2.4 Рентгенофлуоресцентный анализ
2.2.5 Инфракрасная спектроскопия
2.2.6 . Электронномикроскопический анализ
2.3 Методология работы .
3 Особенности процессов фазообразования в смесях каолина
со фторирующим агентом
3.1 Исследование влияния структурноминералогических особен
ностей обогащенного каолина на процесс фазообразования
при обжиге
3.2 Исследование процессов фазообразования в смесях каолина и
гидродифторида аммония ГДФА
3.2.1 Выбор компонентных составов смесей каолина с ГДФА и
термический анализ исследуемых смесей
3.2.2 Термодинамическая оценка возможности фтораммонийного
взаимодействия в системе каолин гидродифторид аммония
3. Структурнофазовые изменения каолина при
низкотемпературном изобарноизотермическом фторировании до 0С добавками гидродифторида аммония
3.2.3.1 Кинетические особенности процесса изобарноизотермичес
кого фторирования каолина
3.2.3.2 Исследование физикохимических . процессов при низкотемпературном изобарноизотермическом фторировании каолина . . .
3.2.4 Исследование процессов высокотемпературногопри
температуре 0С неизотермического в режиме разогрева взаимодействия каолина и гидродифторида аммония
3.5 Исследование процессов аммонийного фторирования в
режиме разогрева смесей каолина с глиноземом
4 Физикохимические процессы в смесях кварц
пирофиллитовой породы со фторирующим компонентом
4.1 Исследование структурноминералогических особенностей
пирофиллитовой породы месторождения КульЮртТау
4.2 Исследование физикохимических процессов, протекающих
при фторировании кварцпирофиллитовой породы добавками гидродифторида аммония ГДФА
5 Разработка технологии высокоглиноземистых
керамических материалов из природного сырья по
фторид ной технологии
5.1 Разработка технологии керамических материалов на основе
продуктов фтораммонийной обработки каолина
5.1.1 Выбор смесей каолина с ГДФА, перспективных для получения
алюмосиликатных керамических материалов
5.1.2 Отработка технологических параметров получения алюмо
силикатной керамики на основе фторированного каолина
5.1.3 Технологические особенности получения муллитовой
керамики на основе фторированного каолина Просяновского месторождения
5.1.4 Разработка технологии муллитокорундовой керамики из
фторированного каолина
5.1.5 Технологические аспекты получения корундовой керамики из
фторированного каолина Просяновского месторождения
5.2 Разработка технологии керамических материалов на основе
кварцпирофиллитового сырья месторождения КульЮртТау
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


Среди перечисленных месторождений наибольший практический интерес представляет Чистогоровское, расположенное в Челябинской области. Месторождение открыто в г. В г. С. М. Курбатов определил, что сырье этого месторождения представляет собой смесь пирофиллита и кварца . В послевоенные годы были проведены геологоразведочные работы, выполнены технологические исследования пирофиллита, выявлена возможность использования его для производства огнеупоров, керамики и различных заполнителей взамен талька , . Чистогоровское месторождение расположено в западном борту Круглогорской синклинали, ограниченной одним из швов Главного Уральского разлома. Минеральный состав пород кварц, пирофиллит, иногда серицит, хлорит. Подсчитанные предварительные запасы сырья составляют не менее 0,5 млн. В последнее десятилетие добыча пирофиллита в Украине прекращена вследствие высокой себестоимости разработки сырья шахтным способом глубина 0 м. В настоящее время в России осуществляется подготовка к возобновлению эксплуатации Чистогоровского месторождения более дешевым открытым способом в существующем карьере . Таким образом, можно обоснованно говорить об уральском пирофиллитовом сырье как о потенциальном источнике для керамической и огнеупорной промышленности 7. Муллит как продукт, образующейся при обжиге глиносодержащей керамики, наиболее известное огнеупорное кристаллическое вещество. В свое время было сделано много попыток показать, что количество муллита и степень совершенства его кристаллов при обжиге керамики на основе глины улучшает ее огнеупорные свойства. Однако обилие одновременно образующейся кремнеземсодержащей стеклофазы обычно полностью обесценивает все положительные свойства муллитовых образований. И только после того, как в связи с расширением производства технического глинозема начали использовать его в керамической промышленности, появилась чисто муллитовая керамика со всеми присущими ей положительными свойствами. В этой керамике, наряду с так называемым первичным муллитом из перекристаллизующегося при обжиге глинистого вещества, образуется вторичный муллит, синтезирующейся из глинозема и кремнезема, освободившегося после кристаллизации первичного муллита . Муллит образуется при взаимодействии А0з и 8Ю2 при достаточно высоких температурах. Эти температуры образования зависят от природы и дисперсности реагирующих компонентов и от вида и количества примесей. Муллитовая керамика содержит муллит, образовавшийся двумя путями. Первый путь образование муллита в результате превращений каолинита или других глинистых минералов. Этот муллит составляет основную массу керамики. Такой муллит называют основным или первичным. Первичный муллит полностью образуется в интервале температур С, при дальнейшем повышении температуры идет лишь укрупнение его кристаллов. Вторичный муллит получается путем синтеза из технического глинозема или корунда и различных видов кремнезема кварца, кварцевого стекла, аморфного водного и безводного кремнезема. Однако снижение содержания А0з в муллите ниже , обычно сопровождающееся увеличением суммы примесей, ведет к значительному увеличению количества кремнеземистой стеклофазы выше . Следовательно, такой материал в большей мере соответствует группе муллито кремнеземистых огнеупоров. Правильнее было бы считать такую керамику муллитовой, в которой содержание А0з составляло бы , . Температура начала образования вторичного муллита находится в пределах С. Если для синтеза применяют природные глины и технический глинозем высокой дисперсности, то температура, при которой муллитообразование завершается при отсутствии минерализаторов, лежит в пределах рС. Если применяют чистые сорта каолина, то температура поднимается до С. Наконец, синтез муллита из чистого 8Ю2 кремнезема, кварца и А0з происходит только при температуре С. Надо иметь ввиду, что указанные температуры завершения муллитизации относятся к случаю чистого синтеза без специально вводимых плавней и минерализаторов. Температура завершения спекания муллитовой керамики, синтезируемой из глин и глинозема без добавок, находится в пределах С и сильно зависит от технологических факторов.