Керамические строительные материалы, полученные обжигом при пониженном давлении : технология, структура и свойства

• Автор: Кара-сал, Борис Комбуй-оолович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Кызыл
• Количество страниц: 307 с. : ил.

1. Влияние качества сырья и газовой среды при обжиге на структуру и свойства строительной керамики.

1.1 Современное состояние производства строительной и бытовой керамики.

1.2 Влияние качества сырья и технологических параметров производства на спекание и свойства керамических изделий.

1.2.1 Влияние качества сырья на спекание легкоплавких глинистых пород

1.2.2 Газовая среда как фактор интенсификации процесса обжига.

1.2.3 Влияние давления газовой среды на формирование структуры керамического черепка

1.3 Эффективность обжига керамических изделий при пониженном давлении.

1.4 Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования.

2.1Методология проведения исследований и изучение

сырьевых материалов

2.1 Объекты и методы проведения исследований

2.1.1 Объекты исследований
2.1.2 Методы проведения исследований
2.2 Изучение сырьевых материалов.
2.2.1 Глинистые породы Тувы
2.2.2 Природные и техногенные материалы, применяемые в качестве добавок.
Выводы по главе 2.7.
3. Исследование процессов, протекающих при обжиге глинистых пород в условиях пониженного давления и изменяющегося состава газовой среды
3.1 Особенности газовыделения при понижении давления среды обжига.
3.1.1 Источники газовыделения.
3.1.2 Выгорание органических веществ. Состав и характер газовой среды
3.2 Процессы, протекающие при обжиге глинистых пород в среде с пониженным давлением и восстановительным характером газовой среды .
3.2.1 Изменение процесса дегидратации глинистых пород при понижении давления газовой среды обжига
3.2.2 Реакции с участием железистых соединений при понижении давления и изменении характера газовой среды.
Выводы по главе 3.
4. Особенности фазообразования и формирования структуры черепка при обжиге в среде с пониженным давлением и восстановительным характером.
4.1 Особенности фазообразования керамического черепка из глинистых пород различного минералогического состава при обжиге в условиях пониженного давления
4.1.1 Монтмориллонитовые глинистые породы.
4.1.2 Гидрослюдистые глины и суглинки.
4.1.3 Каолинитовые глинистые сланцы.
4.2 Формирование структуры черепка при обжиге в среде с
пониженным давлением.
Выводы по главе 4.
5. Свойства керамических изделий, обожженных в среде с пониженным давлением и восстановительным характером газовой среды
5.1 Прочность.
5.2 Водопоглощение
5.3 Морозостойкость.
5.4 Изменение цвета черепка.
Выводы по главе 5.
6. Разработка технологии обжига керамических изделий при
пониженном давлении и результаты опытнопромышленных испытаний
6.1 Особенности и техническое обеспечение обжига при пониженном давлении
6.1.1 Особенности технологии обжига.
6.1.2 Техническое обеспечение обжига при пониженном
давлении
6.2 Определение оптимальных параметров и режимов обжига при пониженном давлении
6.2.1 Влияние величины остаточного давления на свойства керамических изделий.
6.2.2 Оптимальная продолжительность изотермической выдержки при обжиге.
6.2.3 Влияние создания пониженного давления на отдельных этапах обжига на свойства изделий.
6.3 Технологический регламент производства стеновых керамических облицовочных материалов с обжигом при пониженном давлении на основе сырья Тувы
6.4. Сравнительный анализ расхода электроэнергии при обжиге керамических изделий в условиях пониженного и нормального давления
Выводы по главе 6.
Основные выводы.
Список литературы


В этих работах химический состав сырьевых материалов рассматривается как основной инструмент при разработке состава шихты для получения керамических изделий различной пористости и плотности. Принимая во внимание то обстоятельство, что при спекании химический состав сырья играет решающую роль, обеспечивая то или иное количество жидкой фазы, его связывают с огнеупорностью материала. Для предварительной оценки спекаемости сырья В. Б. Зверевым предложен коэффициент плавкости Кпл, который зависит от соотношения легкоплавких и тугоплавких оксидов. По этому коэффициенту определяют расчетную температуру огнеупорности. Экспериментальные исследования показали, что опытные и расчетные характеристики совпадают с достаточной степенью точности. Направленным регулированием огнеупорности можно изменять физикомеханические свойства керамического черепка. Таким образом, предварительный расчет огнеупорности по валовому химическому составу сырья позволяет прогнозировать свойства керамических изделий. Анализируя подход разных научных школ по влиянию химикоминералогических особенностей сырья на процесс спекания, следует отметить, что, если сотрудники НИИстройкерамики классифицировали все легкоплавкие глины по химикоминералогическому составу, то ученые ЛИСИ довели свои исследования до разработки коэффициента плавкости как показателя спекаемости глин. Рассматривая влияние химического состава легкоплавких глин, уместно отметить определенные разногласия. В частности, в работах , отмечается, что при переходе от щелочных к щелочеземельным соединениям , наблюдается снижение вязкости керамических масс и соответственно их огнеупорности. Однако, специальные работы МчедловаПетросяна О. П. и результаты исследований, проведенные в ЛИСИ , показали, что введение определенного количества СаО в состав шихты, повышает температуру огнеупорности на С. Из этого можно сделать вывод, что щелочеземельные оксиды не являются флюсующими составляющими в керамических массах. Спекание легкоплавких глин при обжиге исследовалось в ВНИИСТРОМе. В работах Иващенко П. А. и других показана возможность получения стеновых керамических изделий марки на основе низкосортных легкоплавких глин. Благодаря подбору состава шихты на базе покровного монтмориллонитового суглинка и моренного гидрослюдистого суглинка и незначительной добавки нефелиновых отходов до после обжига при температуре С, получены пустотные керамические камни марки . Еще одной известной разработкой ВНИИСТРОМа на основе легкоплавких глин является получение лицевого кирпича различного цвета методом объемного окрашивания . Для обеспечения цветовой гаммы черепка использованы тонкомолотыс карбонатные породы и недефицитные металлические руды в количестве от 1 до . Отмечено, что с повышением температуры обжига до С спекание керамических масс улучшается, и цвет черепка становится более темным. Для значительного ускорения спекания масс вводили до стеклоэрклеза. В технологии керамики особое место занимает скоростной обжиг керамических изделий, так как термическая обработка является продолжительным процессом. Быстрый обжиг вносит определенное изменение в спекание керамических масс на основе легкоплавких глин. Ранее установлено, что при увеличении скорости нагрева, термические эффекты сдвигаются в область высоких температур , . Исследование влияния скорости нагрева на изменение вязкости легкоплавких глин показало, что для растворения компонентов необходима не только высокая температура, но и определенное время воздействия этой температуры . Кроме того, отмечается, что при различных скоростях подъема температуры в легкоплавких глинах образуется различное количество расплава разного состава и строения. В частности, в работе выявлено, что при скорости нагрева каменской глины Смин кристобалит образуется при С, при увеличении скорости до Смин, в интервале температур С кристобалит не образуется. Изза существующих химикоминералогических особенностей легкоплавких глин до сих пор отсутствует единое мнение о влиянии быстрого нагрева на спекание керамических масс на их основе.