Алюмосиликатные керамические материалы на основе природного сырья Сибирского региона

• Автор: Егорова, Екатерина Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Введение
1 Современные представления об особенностях структуро и фазообразования в алюмосиликатных керамических материалах
1.1 Особенности формирования структуры алюмосиликатной керамики с муллитовой кристаллической фазой

1.2 Формирование алюмосиликатной керамики с кордиеритовой кристаллической фазой

1.3 Физикохимические и технологические особенности получения алюмосиликатной керамики для высокотемпературной изоляции в алюминиевой промышленности
1.4 Технологические аспекты получения алюмосиликатной пористой керамики для фильтрационной и каталитической очистки газов

1.4.1 Способы регулирования порового пространства керамических материалов

1.4.2 Современные направления развития технологии керамических носителей катализаторов

1.4.3 Пути получения пористой керамики фильтрующего назначения

1.5 Постановка задач исследований

2 Методология, методы исследования и характеристика исходного сырья

2.1 Методология и методы исследования основных характеристик сырьевых материалов и изделий на их основе
2.1.1 Рентгеновский анализ
2.1.2 Оптическая и электронная микроскопия
2.1.3 ИКспектроскопия
2.1.4 Ртутная порометрия
2.1.5 Комплексный термический анализ
2.1.6 Методика расчета компонентных составов шихт для синтеза композиций в системе кордиерит муллит
2.2 Характеристика исходных пластичных сырьевых материалов
2.2.1 Светложгущееся глинистое сырье Кемеровской области
2.2.2 Глинистое сырье Красноярского края
2.3 Псевдопластичные и непластичные природные и техногенные сырьевые материалы
2.3.1 Цеолитовые породы природное сырье со структурной пористостью породообразующего минерала
2.3.2 Волластонитовые породы сырье с породообразующим минералом игольчатоволокнистого габитуса
2.3.3 Диопсидовые породы в составах керамических масс
2.3.4 Тальк Онотского месторождения
2.3.5 Глиноземистый компонент
2.4 Методология работы
3 Комплексное исследование физикохимических и технологических свойств светложгущегося глинистого сырья Сибирского региона
3.1 Глина Кайлинского месторождения перспективное сырье для алюмосиликатной керамики
3.2 Особенности состава, структуры, и свойств каолина Кампановского месторождения
3.2.1 Характеристика камневидного материала, выделенного из каолинасырца
3.2.2 Особенности распределения железистых примесей в каолине Кампановского месторождения
3.2.3 Исследование технологических свойств каолинасырца
3.2.4 Исследование физикохимических и технологических свойств продукта обогащения каолинасырца
3.3 Сопоставительный анализ структурноминералогических особенностей светложгущегося глинистого сырья Сибирского региона
4 Разработка составов и технологии сухих барьерных смесей на основе продуктов обогащения кампановского каолина
4.1 Характеристика основных свойств сухих барьерных смесей
4.1.1 Определение химикоминералогического и гранулометрического составов образца СБС Е Китай
4.2 Выбор компонентных составов барьерных огнеупоров на основе обогащеного кампановского каолина
4.2.1 Испытание образцов экспериментальных смесей для получения СБС на основе продукта мокрого обогащения кампановского каолина
4.2.2 Разработка составов и технологии сухих барьерных смесей на основе продуктов сухого обогащения кампановского каолина
4.2.2.1 Оценка фазового состава и структуры разработанных барьерных материалов
4.2.2.2 Выбор гранулометрического состава барьерных смесей
4.2.2.3 Разработка технологической схемы получения сухой барьерной смсси на основе продуктов сухого обогащения кампановского каолина
4.2.2.4 Выводы и рекомендации по использованию кампановского каолина для получения сухих барьерных смесей
5 Физикохимические процессы формирования фазового состава и структурноповерхностных свойств пористой керамики на основе каолинитсодержащего глинистого сырья Сибирского региона
5.1 Создание и регулирование строения порового пространства керамики фильтрующего назначения за счет использования нетрадиционных связующих и непластичных природных компонентов
5.1.1 Регулирование пористости керамики введением грубозернистого узкофракционированного наполнителя
5.1.1.1 Использование грубозернистого узкофракционного наполнителя для создания пористой керамической структуры но полусухой технологии
5.1.1.2 Получение пористой керамики с узкофракционным наполнителем из пластичных масс
5.1.2 Получение пористой керамики по пластичной технологии из тонкомолотых масс
5.2. Получение кордиеритовой керамики на основе кампановского каолина
5.2.1. Исследование процессов кордиеритообразования в композициях на основе обогащенного кампановского каолина
5.2.2. Керамические материалы в системе муллит кордиерит
5.2.2.1 Исследование процессов синтеза и спекания в кордиеритомуллитовых композициях
5.2.2.2 Исследование процессов синтеза и спекания в муллитокордиеритовых композициях
Общие выводы
Литература


Благодаря своей войлочной структуре тонкие иголки беспорядочно распределены, и дендритному строению он прочен не только на сжатие, но и на разрыв и скалывание, что очень важно для огнеупоров. С увеличением количества муллита улучшается химическая стойкость алюмосиликатных огнеупоров, так как муллит слабо растворяется в кислотах и щелочах и стоек к шлакам, расплавам стекол и других корродиентов повышается термическая стойкость изделия 4. Плотность нитевидного кристалла муллита 3,1 гсм3 твердость по Моосу баллов температура плавления С теплопроводность при С составляет ,8 7 ВтмС. Величина термического расширения в интервале температур С 0,0 0,, модуль упругости при С ,0б Па. Муллит обладает хорошей термической и химической стойкостью. Модуль сдвига при температуре С равен 5, Па, при температуре С 2, Па. Удельное сопротивление в интервале температур С составляет ПО Омм. Структура муллита цепочечная и относится к дипирамидальному виду. Кристаллическая структура схожа с силлиманитовой, т. Б0зоо, в которых Б частично изоморфно замещен на А. Однако она отличается от силлиманита тем, что часть атомов алюминия и кремния в муллите распределены статистически. Ион А имеет в муллите как шестерную АЮб, так и четвертую АЮ4 координацию 4. Щелочные катионы, присутствующие в расплаве, изменяют координацию алюминия с 6 до 4, способствуя образованию связей 0А1 между тетраэдрами. Решетка муллита построена из близких групп АЮд и АЮб и островными группами 8Ю4. Получение в расплаве таких групп в сходных соотношениях определяется отношением 0 и в некоторой степени зависит от присутствующих примесей 1. Образование муллита идет в твердой фазе. Около зародыша муллита возникает дворик кристаллизации, в котором по мере образования муллита уменьшается содержание А и увеличивается содержание 8Ю2. Фаза, обедненная глиноземом, диффузионным или капиллярным путем отделяется от кристаллика муллита и в конечном итоге сосредотачивается на поверхности пор и зерен, т. Такая дифференциация 8Ю2 и А является природным свойством огнеупорных глин и каолинов и зависит от структуры глинистого вещества, количества и состава примесей 4. Следует отметить, что технология термической обработки каолина отражается на морфологии кристаллов муллита. Чаще всего муллит встречается в двух кристаллических формах игольчатой и призматической или изометрической. Муллит изометричной формы образуется из зародышей в результате их роста в определенных температурных условиях. При очень медленном нагреве каолинов до сравнительно невысоких температур муллит образуется в призматической форме. При быстром нагреве до высоких температур С и выше образуется игольчатый муллит. Плавление каолина сопровождается образованием крупных игольчатых кристаллов с внутренними каналами, спекание способствует образованию коротких тонких игл муллита 6. Из зародышей муллита игольчатой формы вырастают в зависимости от температуры игольчатые или изометричные кристачлы, а из зародышей изометричной формы даже при относительно высоких температурах вырастают только изометричные кристаллы. С ростом температуры количество муллита непрерывно увеличивается и достигает максимума при температуре С. Длительная выдержка и увеличение температуры не влияет на выход муллита, но способствует росту его кристаллов рекристаллизация. В глинах и каолинах различных месторождений образование муллита никогда не достигает теоретического количества. В чистых и богатых глиноземом материалах фактический выход муллита выше, чем в материалах, содержащих больше примесей. Но даже в сравнительно чистых материалах выход муллита при температуре С составляет от теоретически возможного 5. В целях повышения выхода муллита к природному алюмосиликатному сырью добавляют технические глиноземистые материалы 7. В реакциях глинистого вещества с глиноземистым материалом образуются так называемый первичный и вторичный муллит. Температура и полнота образования вторичного муллита зависят от дисперсности реагирующих веществ, их природы. Так, имеет значение зерновой состав и структурное состояние А0з, в частности, добавка технического глинозема дает в двачетыре раза больший выход муллита, чем добавка электроплавленного корунда при прочих равных условиях.