Управление микроструктурой керамики путем подавления массопереноса ионов щелочных металлов

• Автор: Григорьев, Виктор Миронович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 218 с.

Введение.

Глава. Состояние вопроса и задачи исследований

1.1 Традиционные подходы в технологии керамики

1.2 Научные основы формования керамических полуфабрикатов.

1.2.1 Стадия вылеживания глинистого сырья.

1.2.2 Коатуляционноконденсационное структурообразование дисперсных систем

1.2.3 Формование керамических полуфабрикатов пластическим способом

1.2.4 Формование керамических полуфабрикатов полусухим способом

1.2.5 Формование керамических полуфабрикатов методом текучего клина.

1.3 Перспективные направления в процессах сушки и обжига

1.4 Использование отходов и добавок при производстве строительной керамики

1.4.1 Использование отходов и добавок с целью экономии топливных и энергетических ресурсов,.
1.4.2 Использование отходов и добавок при производстве лицевого кирпича
1.4.3 Получение лицевой керамики путем обжига в регулируемой парогазовой среде
1.5 Теплофизические свойства стен из керамического кирпича
1.6 Керамика с пониженной плотностью
1.6.1 Снижение плотности керамического кирпича
1.6.2 Пеиокерамика
1.7 Снижение температуры спекания керамики ,
1.8 Управление макро, мезо и микроструктурой керамики.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Характеристика исходных материалов, оборудования и методы исследований.
2.1 Глина
2.2 Г1ек галловый.
2.3 Белый щелок
2.4 Применяемое оборудование и методы исследований.
2.4.1 Теоретические и экспериментальные исследования.
2.4.2 Формование образцов
2.4.3 Сушка образцову
2.4.4 Обжиг образцов.
2.4.5 Исследование технологических свойств глинистых масс.,
2.4.6 Исследование обжиговых свойств керамического кирпича.
2.4.7 Испытания образцов на сжатие
2.4.8 Испытания образцов на изгиб
2.4.9 Определение истинной плотности
2.4.Определение средней плотности
2.4. Определение водопоглощения .
2.4.Контроль морозостойкости.
2.4.0пределение общей пористости.
2.4. ИОпределение закрытой пористости
2.4.0пределение коэффициента закрытой пористости.
2.4.0пределение коэффициента конструктивного качества.
2.4.Испытания на теплопроводность
Глава 3. Подавление массопереноса ионов щелочных металлов омыляемыми жирными кислотами в пластичных и твердых минеральных композициях при
сушке и обжиге
3.1 Теоретические исследования в области подавления массопереноса щелочей
3.2 Экспериментальные доказательства подавления массопереноса ионов щелочных металлов.
3.2.1 Визуальный контроль
3.2.2 Исследования с помощью РНметрии. .
3.2.3 Исследования с помощью рентгенофазового анализа.
3.2.4 Исследования с помощью измерения относительной электропроводности
3.2.5 Исследование обжиговых и физикомеханических свойств
Выводы по главе 3
Глава 4. Исследование технологических и физикомеханических свойств керамического кирпича при подавлении массопереноса ионов щелочных металлов .
4.1 Расчет соотношения компонентов шихты .
4.2 Планирование эксперимента.
4.2.1 Планирование пассивного эксперимента для исследования технологических свойств глинистых масс
4.2.2 Планирование многофакторного эксперимента для исследования обжиговых и физикомеханических свойств керамического кирпича
4.3 Исследование формовочных свойств шихты
Выводы по разделу 4.3.
4.4 Исследование сушильных свойств
Вывод по разделу 4.4
4.5 Исследование обжиговых и физикомеханических свойств
керамического кирпича.
4.5.1 Проведение экспериментов.
4.5.2 Первичная запись результатов экспериментов.
4.5.3 Построение точечных графиков
4.5.4 Аналитическая обработка результатов многофакторного эксперимента с учетом физических характеристик изучаемого объекта
4.5.5 Алгебраическое описание частных зависимостей
4.5.6 Определение значений частных функций .
4.5.7 Определение значимости частных зависимостей.
4.5.8 Составление и проверка обобщенных уравнений.
4.5.9 Оптимизация входных параметров процесса.
4.5.1 ООпределение значений выходных параметров процесса при оптимальных значениях входных параметров.
Выводы по разделу 4.5.
Глава 5. Свойства керамического кирпича.
5.1 Физикомеханические свойства
5.2 Свойства по отношению к воздействию воды и низких температур.
5.3 Теплотехнические свойства.
Выводы по главе 5.
Глава 6. Опытнопромышленное внедрение результатов исследований и их техникоэкономическая оценка
6.1 Опытнопромышленное внедрение.
6.2 Экономическая эффективность
6.2.1 Стадия 1. Вылеживание сырья.
6.2.2 Стадия 2. Пластическое формование кирпичасырца
6.2.3 Стадия 3. Сушка кирпичасырца
6.2.4 Стадия 4. Обжиг керамического кирпича
6.2.5 Экономия энергозатрат при эксплуатации зданий.
6.2.6 Техникоэкономические показатели выпуска нового кирпича в ОАО
Загорское опытное предприятие.
6.3 Повышение конкурентоспособности
6.3.1 Повышение уровня конкурентоспособности предприятияизготовителя
керамического кирпича.
6.3.2 Повышение конкурентоспособности традиционной технологии
строительства из керамического кирпича.
6.4 Макроэкономическая и социальная значимость.
Основные выводы
Список литературы


Свойства керамического кирпича формируются на всех стадиях жизненного цикла заготовка глинистого сырья, вылеживание, формование, сушка, обжиг, устройство конструкций и их эксплуатация. Одной из главных задач является повышение механических свойств керамического кирпича при одновременном повышении его теплозащитных свойств. Эти свойства рассматриваются как взаимоисключающие, и традиционные подходы основаны на компромиссе между прочностью и тепловым сопротивлением кирпича. С для изоляции плавней от воды при затворении глины. При обжиге плавни, сосредоточенные внутри выгорающих добавок, оплавляют стенки пор. Это позволяет добиться снижения плотности при одновременном повышении прочности кирпича. Метод располагает большими возможностями в случае применения его не на макро, а на мезо или микроуровне, но возможность его применения на этих уровнях ограничена вследствие крупноразмерности частиц опилок и необходимости их гидрофобизации. Гидрофобизация разогретым битумом значительно усложняет технологию и ставит под вопрос возможность промышленного применения. Тем не менее, предложенный способ следует рассматривать как перспективный с научной точки зрения. Поэтому в настоящей работе поставлена задача и найден химический способ подавления плавней и, в частности, щелочей, что позволило воздействовать на микроуовне на структуру керамики. В теории и практике задача подавления массопереноса щелочей химическим путем даже не ставилась, т. Экономически и технологически очень выгодно подавить массоперенос щелочей равномерное распределение щелочей в глинистом сырье позволит увеличить скорость его распускания, снизить формовочную влажность и энергозатраты на формование, повысить формуемость масс, ускорить процессы сушки и обжига, снизить температуру спекания, повысить физико механические свойства кирпича. Управление микроструктурой керамики позволит получать легковесные упрочненные изделия с широким спектром свойств. Цели задачи диссертации. Ионы щелочных металлов, являющие плавнями, равномерно распределяются органическими катионами в глинистой массе, в результате чего происходит пластификация шихты на стадии подготовки сырья. На стадии сушки органические катионы не участвуют в процессе массопереноса, остаются равномерно распределенными в теле полуфабриката и удерживают от массопереноса ионы щелочных металлов. При средней плотности 1, гсм3 прочность кирпича возросла в 1,5 раза, морозостойкость до циклов, коэффициент теплопроводности снизился в 2 раза. Полупромышленные испытания кирпича осуществлены на кирпичном заводе ОАО Загорское опытное предприятие в г. Ссленгинском Целлюлознокартонном комбинате п. Селенгииск, Бурятия. Реализация работы. Полупромышленные испытания шихты для изготовления керамического кирпича с использованием добавки в виде омыленного щелочью пека таллового Селенгинского Целлюлознокартонного комбината в количестве 5 от массы глины проведены в период с января по февраля года на кирпичном заводе ОАО Загорское опытное предприятие г. УланУдэ. Полупромышленные испытания показали технологическую эффективность применения добавки. Повышалась пластичность и формуемость шихты, снижалось время распускания сырья, уменьшилась формовочная влажность с до , снизилось время сушки и обжига в тоннельной печи с 6 до 5 суток и температура с С до 0 С, снизилось трещинообразование. Марка кирпича возросла с М до . Повысилась интенсивность и равномерность обжига. Разработана проектнотехнологическая документация но производству микропористого керамического кирпича с упрочненными стенками пор. Реализация по разработанной технологии принята на ОАО Загорское опытное предприятие, Гусиноозерском кирпичном заводе Керамика и др. Апробация работы. ВСГТУ Актуальные проблемы развития творческих способностей студентов г. УланУдэ, г. УланУдэ, г. Строительный комплекс России Проблемы, перспективы, кадры г. УланУдэ, г. ВСГТУ г. Удэ, г. Бурятского центра научнотехнической информации 7 Технология производства керамических изделий с подавлением массопереноса ионов щелочных металлов на стадиях сушки и обжига. ВСГТУ, . Т. 1. С. . Оптимизация материальных потоков при переработке сырья.