- •Печатается по решению редакционно-издательского совета
- •Isвn 978-5-89040-417-6 © Турченко а.Е, Суслов а.А, 2012
- •Теоретические и научно-практические редпосылки формирования структуры дисперстных глинистых минералов и свойств сырца керамических материалов
- •1.1. Формирование глинистых минералов и пород в естественных условиях
- •1.2. Основные виды структур глинистых минералов
- •1.3. Особенности межчастичных взаимодействий глинистых минералов в водных дисперсиях
- •Физико-химические свойства мономинеральных глин
- •Между структурными элементами:
- •Особености влияния химических добавок на свойства шихты, сырца и обожженных изделий
- •2.1. Классификация и общая характеристика химических добавок
- •2.2. Опыт применение добавок пав при производстве керамических изделий
- •Влияние добавок пав на структурные свойства глинистых дисперсий
- •А) без добавок
- •Б) с ионогенной гидрофилизирующей добавкой
- •В) с ионогенной гидрофобизирующей добавкой
- •Каолиновой дисперсии с анионактивными добавками при прессовании
- •3. Методика проведения исследований
- •3.1. Выбор сырьевых материалов для изучения влияния ионогенных добавок пав на свойства «модельных и реальных» глинистых дисперсий
- •Содержание кальция и магния в глинах
- •Содержание калия и натрия в глинах
- •Характеристика добавок поверхностно-активных веществ
- •Характеристика добавок электролитов
- •3.2. Методика оценки массовой доли ионогенных добавок пав на процессы структурообразования формовочных масс и готовых изделий
- •Изменение сорбционных свойств каолина в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Изменение сорбционных свойств бентонита в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Изменение сорбционных свойств каолинито-монтмориллонитовой глины (латненская – лт) в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Изменение сорбционных свойств пресс-порошка в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •Р ис. 4.1. Изменения эффективной удельной поверхности глинистых дисперсий в зависимости от вида и массовой доли добавок
- •4.2. Исследование влияния ионогенных пав на формирование контактов микроструктуры глинистых дисперсий
- •Из пресс-порошка с гидрофобизирующей добавкой. Увеличение х 15 000
- •4.3. Исследование влияния ионогенных пав на процессы прессформования и свойства сырца керамических изделий
- •В зависимости от вида ионогенной добавки и формовочной влажности Выводы
- •5. Оптимизация технологических параметров изготовления керамических облицовочных материалов с использованием ионогенных пав
- •5.1. Оптимизация состава и температуры обжига модельной системы «глина – плавни» при введении ионогенных пав
- •Уровни варьирования содержания плавней в шихте
- •Матрица планирования и физико–механические свойства керамических изделий, обожженных при температуре обжига 1000 ºС
- •С добавкой б) «Пеностром»
- •С добавкой в)
- •С добавкой в)
- •5.2. Исследование влияния вида и массовой доли ионогенных пав на сорбционные свойства шихты и физико-механические характеристики керамических изделий
- •4. Добавка - метилсиликонат натрия имеет следующую структурную формулу:
- •6.2. Рекомендации по оптимизации производственного состава керамической плитки для внутренней облицовки на основе многокомпонентной шихты вкз
- •Оптимизация состава проводилась с использованием д - оптимального метода планирования трехфакторного эксперимента [74, 75] (табл. 6.4).
- •Уровни варьирования рецептурно-технологических факторов
- •На основании полученных результатов показано влияние ионогенной добавки на физико-механические свойства керамических плиток табл. 6.5.
- •Результаты определения воздушной усадки
- •Результаты определения огневой и общей усадок
- •От массовой доли добавки гкж-11 и температуры обжига
- •Керамического кирпича от содержания добавки гкж-11 и температуры обжига
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
2.2. Опыт применение добавок пав при производстве керамических изделий
Физико-химические способы улучшения свойств керамических изделий путем применения полифункциональных добавок, включая ПАВ, приводятся в работах ряда ученых. Так, в трудах Байера В.Е. и Хигеровича М.И. [38, 33, 39] рекомендуется использовать в качестве добавок отходы целлюлозно-бумажной промышленности – бисульфитный щелок, технический лигнин, гидрофобизирующие продукты нефтехимического синтеза – кубовые остатки высших жирных спиртов (КОВЖС), кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК), модифицированные КОСЖК, окисленный петролатум, нафтеновые кислоты и их соли (мылонафт, асидол-мылонафт), комплексные составы из гидрофобизирующего и гидрофилизирующего компонентов, в том числе смесь добавок КОСЖК и ЛСТ, битумные эмульсии и эмульсосуспензии. Указанные продукты отличаются положительным полифункциональным действием, доступностью, широкой сырьевой базой, они удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям.
Опыт применения добавок при производстве керамических стеновых материалов был обобщен в работах М.Г. Лундиной [40]. В своих трудах она указывает, что добавки ПАВ позволяют интенсифицировать помол глин в шаровых мельницах, повысить производительность оборудования и экономить электроэнергию. Добавки ПАВ при помоле понижают твердость материала (эффект Ребиндера), предотвращают слипание и налипание частиц шихты на мелющие тела и стенки мельниц.
Экономия энергетических ресурсов при производстве стеновой керамики непосредственно связана с улучшением удобоформуемости глиняных масс. В работе Стороженко Г.И. [41] отмечено, что анионоактивные добавки ПАВ способствуют изменению пластических свойств каолинов. Исследованиями Хигеровича М.И. и Байера В.Е. [39] доказано, что добавки ПАВ определенного типа (бисульфитного щелока, технического лигнина) позволяют снизить удельное давление при прессовании сырца из глиносодержащей массы.
Применение ряда добавок (бисульфитного щелока, технического лигнина) позволяет экономить энергетические ресурсы при сушке сырца керамического кирпича, что ведет к снижению расхода топлива на сушку изделий примерно на 20 % [15]. В указанных работах приведены характеристики ряда добавок ПАВ, методы оценки их качественных показателей [40] и способы применения в технологии строительной керамики [39, 15]. Однако для широкого использования поверхностно-активных добавок нужна более детальная систематизация и обобщение результатов исследований по их применению с позиций физической и коллоидной химии, как это сделано для бетонов и растворов [16].
Результаты анализа влияния добавок ПАВ по функциональному назначению и технико-экономическому эффекту при производстве керамических изделий представлен в табл. 2.1.
Итак, применение добавок ПАВ позволяет улучшать формовочные свойства шихты, повышать физико-механические свойства керамических изделий и экономить энергетические затраты при различных способах массоподготовки глинистых масс:
- при помоле сырья в условиях полусухого способа массоподготовки;
- в процессе перемешивания и уплотнения формовочных масс при пластическом способе;
- при массоподготовке сырья по мокрому способу повысить текучесть при заданной влажности шликера или снизить его влажность;
- в процессе формования керамических изделий, их сушки и обжига.
Представленный анализ эффективности влияния химических добавок в технологии строительной керамики показал, что на этапах массоподготовки и формования изделий имеются существенные технологические резервы, позволяющие обоснованно обеспечить повышение качества выпускаемой продукции.
Таким образом, на основании имеющегося опыта по применению химических добавок при производстве строительной керамики, установлена возможность регулирования свойств глинистого сырья и качества изделий.
Опираясь на вышеизложенные теоретические представления по изучаемой проблеме, очевидна необходимость определения влияния различных видов химических добавок на изменение гидрофильности глинистых дисперсных материалов, свойства сырца и обожженных изделий. Это позволит научно обосновать принципы управления процессами формирования структуры керамических изделий на различных технологических стадиях их изготовления.
Таблица 2.1
Технико-экономическая эффективность применения добавок ПАВ
при производстве керамических изделий
Этапы технологии |
Влияние добавок ПАВ при различных способах подготовки и формования изделий |
||
Полусухой |
Пластический |
Шликерный |
|
1. Подготов-ка сырьевых компонентов |
Снижение энергозатрат на измельчение сырья, снижение износа помольного оборудования |
Регулирование пластичности глинистой составляющей, снижение энергозатрат на перемешивание |
Повышение разжижаемости и текучести шликера, снижение энергозатрат на перемешивание |
2. Приготовление формовочной шихты |
Увеличение удельной поверхности взаимодействия компонентов твердой фазы, снижение агрегирования мелкодисперсных компонентов |
Уменьшение формовочной влажности шихты, повышение пластичности, связующей способности, формовочных масс |
Повышение агрегативной устойчивости шликера, снижение энергозатрат на перемешивание и сушку пресс-порошка |
3. Формование изделий |
Снижение давления прессования, снижение энергозатрат |
Снижение энергозатрат при экструзии |
Снижение энергозатрат при литье |
4. Сушка изделий |
Увеличение скорости подъема температуры, сокращение времени сушки |
||
5. Обжиг изделий |
Интенсификация спекания, повышение средней плотности и прочности изделий |