Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,279

• Авторы
• Файлы

Сыса О.К. Евтушенко Е.И.

Статья в формате PDF

142 KB

Целью настоящей работы было уточнение возможности влияния гидротермальной обработки на свойства глинистого сырья широко используемого в производстве  керамических материалов.

Для исследований был использованы каолины Просяновского, Глуховецкого, Кыштымского и Журавлинологского месторождений и ряд полиминеральных глин. Предварительная автоклавная обработка (запарка) глинистого сырья производилась в различных условиях:

- в относительно равновесных условиях при температуре 184⁰С и давлении пара 1 МПа в течение 6 часов в проходном автоклаве. Одна партия каолинов была предварительно обработана раствором соды с концентрацией карбоната натрия в пересчете  на твердое вещество в количестве - 0,2%.

- в неравновесных условиях при давлении пара 1 - 4 МПа (быстрый подъем и резкий сброс давления при водном охлаждении гидротермальной бомбы). Выдержка  при максимальном давлении осуществлялась в течение 2-х часов.

Установлено, что в независимости от равновесности условий  гидротермальной обработки  имеет место существенное структурно-модифицирующее воздействие на характеристики глинистого сырья.

Рентгенофазовый анализ исходного и модифицированного сырья позволил установить, что предлагаемая обработка некоторым образом меняет структуру глин и каолинов. Установлено что, в материалах идут два конкурирующих процесса: первый из которых - упорядочение кристаллической структуры вещества, на РФА это сопровождается увеличением интенсивности отражений и их расщеплением. Второй процесс это разрушение структуры или диспергация, который на РФА сопровождается сглаживанием пиков и смещением их в сторону больших бреговских углов. При этом изменяется индекс кристалличности каолинов И_к (см. табл. 1), рассчитанный по методике, предложенной Хинкли [3].

По данным гранулометрии, выполненной на лазерном анализаторе частиц «Micro Sizer 201», имеют место изменения и в характере распределения частиц, общие для всех глинистых материалов.  При этом происходит  уменьшение содержания частиц размером более 10-20 мкм вследствие их диспергации по наиболее дефектным зонам. Уменьшается также весовая доля  частиц менее 1 мкм, что, вероятно, связано с использованием этих кристаллов в качестве материала для совершенствования (достройки) структуры каолина при гидротермальном воздействии.  Существенно увеличивается количество частиц размером около 3-4 мкм. Можно предположить, что при гидротермальной обработке процессы диспергации связаны со структурными изменениями и  разрушением по наиболее дефектным, напряженным зонам, расстояние между которыми и составляет 0,1-10 мкм.

Таблица 1. Результаты комплексных исследований каолинов

В соответствии с моделью, предложенной Урьевым Н.Б. [4], оценивалась величина прочности единичных контактов, формирующихся между частицами в глинистых шликерах (табл. 1, 2).

Прочность единичных контактов снижается по мере повышения давления гидротермальной обработки более чем на порядок. В наибольшей степени гидротермальная стабилизация оказывает влияние на журавлинологский каолин, который по данным работы  [5] отличается наиболее несовершенной кристаллической решеткой. Эта методика может быть использована и для оценки качества полиминерального глинистого сырья, для которого определение индекса кристалличности Хинкли весьма затруднительно.

Исследовалось влияние запарки на пластические и реологические свойства глинистых масс и шликеров.

Характеристики пластичных масс определялись с использованием консистометра Хеплера. Установлено, что для каолинов и каолиновых глин запарка приводит к уменьшению пластической прочности масс. Свойства полиминеральных запесоченных глин после гидротермальной обработки существенно не изменяются.

Изучение реологических характеристик осуществлялось с использованием ротационного вискозиметра «Rheotest-2»при плотности суспензий 1270 кг/м³. Установлено, что с ростом давления обработки глинистых материалов текучесть суспензий на их основе существенно улучшается, снижаются условно-статический и условно-динамический пределы текучести (табл. 1, 2).

Таблица 2. Результаты комплексных исследований  глин

Анализировалось так же влияние введения разжижителей жидкого стекла и соды на реологические свойства суспензий. Максимальную степень разжижения шликерам обеспечило автоклавирование с предварительной добавкой соды и последующей добавкой 0,2% жидкого стекла. При производстве санитарно-керамических изделий это дает возможность уменьшить в 2 раза количество разжижающей добавки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Евтушенко Е.И. Активационные процессы в технологии строительных материалов.- Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003.- 209 с.
2. Евтушенко Е.И. Сыса О.К. Структурная модификация глинистого сырья в гидротермальных условиях // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки.- 2006.- №2.- С. 82-86
3. Куковский Е.Г. Особенности строения и физико-химические свойства глинистых минералов.- К.: Наук. думка, 1966.- 132 с.
4. Практикум по технологии косметических средств: коллоидная химия поверхностно-активных веществ и полимеров. - Под редакцией В.Е. Кима и А.С. Гродского. - М.: Топ-Книга, 2002. - 143с.
5. Масленникова Г.Н., Солодкий Н.Ф., Солодкая М.Н., Шамриков А.С. Использование каолинов различных месторождений в производстве тонкой керамики // Стекло и керамика.- 2004.- № 8.- С. 14-24.

Библиографическая ссылка