Фізико-хімічні засади технології виробництва хімічно стійкої кераміки з підвищеними експлуатаційними властивостями шляхом регулювання її хіміко-мінералогічного складу та параметрів структури з максимально можливим використанням техногенної сировини.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ ХІМІЧНО СТІЙКОЇ КЕРАМІКИ, СИНТЕЗОВАНОЇ З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕХНОГЕННОЇ СИРОВИНИНа основі результатів системних досліджень сформульовані і науково обґрунтовані закономірності формування кристалізаційних структур, що забезпечують високу хімічну стійкість кераміки, в тому числі при швидкісних режимах випалу. Показано, що рівновисока кислото-і лугостійкість керамічних матеріалів можуть бути досягненні при формуванні кристалізаційних структур із мас на основі природної та техногенної сировини, хіміко-мінералогічний склад якої зумовлює фазові перетворення при випалюванні в системах CAO-SIO2-Al2O3, Fe2O3-SIO2-Al2O3, SIO2 - Al2O3 - Fe2O3 - CAO. Principles of formation of solidification structures ensuring high chemical resistance of ceramics, including under high-rate baking conditions, have been formulated and scientifically grounded on the basis of results of system analysis of peculiarities of the processes of sintering and structure formation as applied to masses of natural (clay, reactive silica, igneous rocks) and technogenic (wastes of metallurgical, chemical and mining industries) origin. It is shown that the equally high properties of ceramic materials, including chemical-resistant ones, can be achieved through formation of crystallization structures of ceramics of masses based on natural and technogenic stuff, the mineralogical composition of which induces phase transformations in the CAO-SIO2-Al2O3, Fe2O3-SIO-Al2O3 and SIO2-Al2O3-Fe2O3 systems during baking. It is noted that phase composition and structure of ceramics based on clay of different mineralogical types exerts a specific effect on chemical resistance: at zero or insignificant mullitization, ceramic materials of montmorillonite-kaolin clay having increased open porosity owing to relatively higher development of hematite, as well as of polymineral clays owing to formation of crystalline phases of anorthite, hematite and partially spinel MGAL2O3, are close in acid and alkali resistance to hydromica-kaolin clay.В той же час Україна має велику кількість родовищ полімінеральних глин, що не використовуються в технології хімічно стійкої кераміки, а окремі галузі промисловості постійно накопичують значний обсяг відходів виробництва, які за своїм хіміко-мінералогічним складом можуть стати потенційною сировиною в технології кераміки. Можливість одночасного вирішення проблем створення кераміки нового конкурентоспроможного класу - з рівновисокою кислото-та лугостійкістю, модернізації хімічної технології кераміки та охорони довкілля при комплексному використанні природної та техногенної сировини, розвитку сировинної бази виробництва хімічно стійкої кераміки, поглиблення наукових уявлень про звязок її складу, структури і властивостей визначають актуальність теми дисертаційної роботи. Вказана проблема не може бути вирішена без створення теоретичної концепції і розвитку фізико-хімічних засад методології отримання хімічно стійкої кераміки на основі спрямованого регулювання взаємозвязку "склад - структура - властивості". 4 082295, 1982 р.), "Разработать и освоить технологические параметры кислотоупорных материалов и изделий повышенного качества с использованием отходов промышленности" (№Д.Р.01.84.0045068, 1983-1985 р.р.), "Разработать и внедрить составы масс, обеспечивающие интенсификацию спекания, уменьшение энергоемкости производства и повышение долговечности керамических плиток для полов" (№ Д.Р.01.86.0003635, 1986-1988 р.р.), "Разработать и освоить технологию производства керамических труб с использованием отходов промышленности, обеспечивающую уменьшение энергоемкости производства, повышение эксплуатационных свойств и качества изделий" (№Д.Р.01.86.0137097, 1986-1988 р.р.) Використовували термодинамічний аналіз прогнозного фазового складу кераміки та комплекс фізико-хімічних аналізів і технологічних тестувань, що доповнюють один одного: сировини - аналіз хімічного складу, диференційно-термічний та рентгеноструктурний аналізи, визначення мінералогічного складу, в тому числі кількісного з компютерними розрахунками, тестування кераміко-технологічних властивостей згідно з вимогами діючих ДСТУ та ГОСТІВ; мас - визначення структурно-механічних властивостей, аналіз параметрів спікання та тестування фізико-механічних властивостей; процесів - визначення впливу способів підготовки мас та формування виробів, аналіз параметрів спікання і фізико-механічних властивостей при швидкісних та тривалих режимах випалу; матеріалів - тестування експлуатаційних властивостей кераміки, визначення пористості з диференціацією по різновидам, петрографічний, електронно-мікроскопічний і рентгеноструктурний аналізи фазового складу кераміки.Показано, що кераміка на основі орловської глини після швидкісного випалювання на максимальну температуру 10400С має кислотостійкість 96 та лугостійкість 86 мас.