WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Скворцов Александр Владимирович

Электрокинетический потенциал глиняных масс и его влияние

на технологические свойства керамических материалов

02.00.11 – коллоидная химия и физикохимическая механика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Казань – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО государственный «Казанский технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Хацринов Алексей Ильич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Коробков Александр Михайлович кандидат химических наук Ануфриева Светлана Ивановна

Ведущая организация: ФГУП «Центральный научноисследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых»

(г. Казань).

Защита диссертации состоится «17» декабря 2009 г. в 16 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.080.05 при Казанском государственном технологическом университете (420015, г. Казань, Республика Татарстан, ул.

К.Маркса, д. 68), зал заседаний Ученого совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.х.н., доцент Потапова М. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Строительная керамика – большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений. Основным сырьем для производства керамических материалов и изделий являются глины. В последнее время развернулись научно-исследовательские работы, направленные на усовершенствование технологии и повышение качества керамических изделий, получаемых методом пластического формования. По результатам всестороннего изучения процессов и явлений, происходящих во время сушки свежесформованных керамических образцов, можно обеспечить снижение длительности технологического цикла, а также повысить качество изделий. Для этого нужно изучить природу поверхностных сил взаимодействия глинистых частиц с водой. Правильная оценка пластичности и структурно-механических свойств возможна лишь при уяснении физикохимической сущности процессов, протекающих в глинах при увлажнении, поэтому вопрос о характере взаимодействия воды с твердой фазой системы глина-вода является одним из основных, имеющий большое практическое и теоретическое значение.





Глина и сырье, используемое в керамической промышленности, являются высокодисперсными системами. При затворении их водой и придании массе определенной пластичности образуется коллоидная система.

В технологии производства керамических материалов дообжиговые свойства глин и добавок, используемых в производстве, играют одну из ключевых ролей. Существует множество способов определения отдельных свойств глин, но на данный момент не существует единого метода определения таких основных параметров глинистых материалов, как пластичность, критическая влажность, градиент влажности, усадка, чувствительность к сушке, формовочная влажность, что существенно замедляет работу заводских лабораторий.

Таким образом, рассмотрение процесса формирования керамической шихты, а так же процессов сушки целесообразно рассматривать с точки зрения коллоидной химии в сочетании с определением технологических параметров сырья.

В данной работе изучались электроповерхностные явления глиняных масс с содержанием различных добавок природного сырья (диатомита, речного песка, известняка и глины с повышенным содержанием высокодисперсного кальцита) для производства керамических изделий, в частности керамического кирпича на базе существующего предприятия ОАО «Керамика синтез».

Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база на 2007-2010 год» (Программа 53) Научная новизна работы заключается в следующем:

Определены электрокинетические потенциалы глиняных масс и выявлена их взаимосвязь с сушильными свойствами глинистых минералов.

Проведено комплексное исследование глинистых минералов месторождений Шеланга, Жуково и Берлек.

Разработана универсальная методика определения формовочной влажности, усадки, критической влажности, градиента влажности, чувствительности к сушке, а так же пластичности сырья и шихт, используемых в керамической промышленности.

Разработан способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов.

Практическая значимость.

В настоящее время промышленность керамических материалов бурно развивается. Стройиндустрия предъявляет все более высокие требования к керамическим материалам. Поэтому возникает необходимость вовлечения в производство новых месторождений глинистых минералов. Эта задача может быть эффективно решена путем целенаправленного регулирования технологических параметров по коллоидно-химическим свойствам исходного сырья.

1. По результатам анализа электрокинетических потенциалов глиняных масс предложены составы шихт для изготовления керамического кирпича из глин месторождения Шеланги РТ.





2. Разработана методика прогнозирования критической влажности глинистых материалов по их электрокинетическим потенциалам.

3. Предложен способ регулирования технологических параметров в производстве керамического кирпича.

4. Разработана программа расчета пластичности глиняных масс по Цель работы. Разработать способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам исходных материалов.

1. Определить электрокинетический потенциал глинистых материалов.

2. Разработать методику определения дообжиговых технологических свойств сырья используемого в керамической промышленности (формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так же пластичность сырья 3. Определить взаимосвязь между сушильными свойствами шихты и технологическими режимами ее переработки в керамические На защиту выносится следующие результаты:

1. Результаты измерений электрокинетических потенциалов глинистых масс месторождения Шеланга РТ.

2. Методика расчета критической влажности по величине -потенциала.

3. Способ регулирования технологических параметров по составу и коллоидно-химическим свойствам исходного сырья.

4. Программа расчета дообжиговых технологических свойств сырья используемого в керамической промышленности (формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так же пластичность сырья и шихт).

Апробация работы Основные результаты работы обсуждались на научно-практическом семинаре «Перспективы развития химической и нефтехимической промышленности в Республике Татарстан» (г.Казань, 2007), на V Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Химическая технология неорганических веществ и материалов» 2005 г., на научной сессии КГТУ за 2008 год, на VI Всероссийской студенческой научнотехнической конференции «Химическая технология неорганических веществ и материалов» 2007 г.

Личный вклад автора Скворцов А.В. определил электрокинетические потенциалы глиняных масс и выявил взаимосвязь электрокинетического потенциала с сушильными свойствами глинистых минералов, позволяющую прогнозировать сушильные свойства материалов. Разработал универсальную методику определения формовочной влажности, усадки, критической влажности, градиента влажности, чувствительности к сушке, а так же пластичности сырья и шихт, используемых в керамической промышленности. Разработал способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоиднохимическим свойствам материалов. Разработал программу расчета пластичности при помощи построения кривой сушки. Лично проводил экспериментальное подтверждение данных аспектов.

Публикации автора По теме диссертации опубликовано 7 работ, в виде статей – 3 (в том числе из списка, рекомендованных ВАК – 2), тезисов докладов – 4.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 95 источников и 13 приложений; изложена на 200 страницах, содержит 86 рисунков и 26 таблиц.

Достоверность результатов Достоверность полученных результатов базируется на большом объеме выполненных экспериментов и подтверждена совпадением теоретических и экспериментальных данных. Построенные кривые сушки и определенные с их помощью технологические характеристики сырья коррелируют со значениями электрокинетического потенциала, а также имеют непосредственную связь с исследованиями РКФА и ICP-спектрометрии сырья.

Во введении обоснована целесообразность и актуальность рассмотрения процесса формирования керамической шихты, а так же процессов сушки с точки зрения коллоидной химии.

Поставлена цель разработки способа регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов.

В первой главе диссертации приведен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы посвященной коллоиднохимическим свойствам сырья керамической промышленности.

Рассмотрен минеральный состав частиц глинистых грунтов, классификация форм влаги.

Рассмотрена обменная способность глин, где представлен характер взаимодействия частиц глины друг с другом и с окружающей их водной средой в системе глина-вода.

Рассмотрена гигроскопичность глиняных пород с различной минералогической составляющей насыщенных различными катионами.

Подробно рассмотрены свойства прочносвязанной воды, а так же количественные соотношения различных форм влаги в глине и влияние ее на скорость сушки.

Рассмотрено физико-химическое взаимодействие твердых частиц глинистых грунтов с водой и как следствие этого взаимодействия образование глинистой частицей двойного электрического слоя.

Рассмотрена устойчивость и коагуляция коллоидных силикатных систем в зависимости от изменения -потенциала.

Рассмотрена обменная адсорбция глинистых грунтов, где описаны влияющие на нее факторы.

Также рассмотрена кривая Бигота – одна из наиболее важных характеристик, используемых, для прогнозирования процесса сушки глины.

Во второй главе приведены основные объекты и методы исследования.

В качестве основного объекта исследования была выбрана глина месторождения Шеланга. Для сравнения использовалась карбонатная глина того же месторождения с примесью кальцита (10±2%), доломита (3±1%).

Добавками являлись: диатомит (Инзенский), песок речной (Шеланга), известняк (Камско-Устьенский), глина Максимковского месторождения (с повышенным содержанием кальцита 20%).

Для подтверждения технологических параметров сырья полученных путем построения кривой сушки были дополнительно выбраны светложгущиеся и красножгущиеся глины месторождений Жуково и Берлек, Республики Татарстан.

В главе 3 были изучены электроповерхностные свойства глиняных масс с содержанием различных добавок (природного сырья) для производства керамических изделий, в частности керамического кирпича.

Для выяснения роли поверхностных явлений в системе глина-вода были определены электрокинетические потенциалы для исследуемых компонентов и шихт.

Электрокинетический потенциал был определен осмотическим методом и не являлся постоянной величиной для какой-либо глины, поэтому для получения усредненных значений -потенциала проводились несколько параллельных опытов с отмывкой и повторным заполнением прибора после каждого эксперимента. Ошибка составила не более 7 %.

В качестве основного объекта исследования была выбрана полиминеральная глина месторождения Шеланга (ОГ). Для сравнения рассматривалась полиминеральная глина (ЗГ) с содержанием кальцита (10 ± 3%) и доломита (3 ± 1%) того же месторождения. Для установления характера зависимости -потенциала от состава шихты были приготовлены композиции с соотношением глин от 0 до 100% по массе. Результаты расчетных значений -потенциала представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Зависимость -потенциала от состава шихты системы ЗГ – ОГ Потенциал, -42,72 -42,64 -39,73 -38,45 -37,86 -37,59 -36,75 -35,06 -34,75 -33,38 -33, Рисунок 1- зависимость -потенциала от состава шихты системы ЗГ-ОГ На рисунке 1 представлена графическая зависимость -потенциала системы глин (ЗГ – ОГ) от количественного соотношения компонентов.

Видно, что все значения -потенциала исследуемых масс лежат между значениями отдельных компонентов: – 42,72 мВ и – 33,27 мВ соответственно. -потенциал определяют как потенциал границы скольжения фаз, отсчитываемый от уровня в жидкой фазе, достаточно удаленного от границы раздела. Точно не известно, где проходит граница скольжения по отношению к ДЭС: либо на границе раздела между адсорбционным и диффузным слоями, – в этом случае лишь первый слой не будет перемещаться относительно твердой фазы при течении жидкости, либо граница скольжения смещена глубже в жидкую фазу, оставляя часть ионов диффузного слоя в неподвижном гидродинамическом слое жидкости. Так или иначе с достаточной уверенностью можно сказать, что та часть воды, которая остаётся неподвижной при течении жидкости, и есть прочно связанная вода, толщину слоя которой показывает -потенциал.

Из сказанного выше можем сделать вывод, что количество прочно связанной воды в глине (ЗГ) больше, чем в (ОГ) (таблица 1). Удаление прочно связанной воды в процессе сушки глинистых материалов не сопровождается усадкой последних. Этот факт подтверждается данными из построенных кривых сушки для данных композиций. Значения формовочной влажности, усадки и критической влажности представлены в таблице 2.

Таблица 2 – сушильные характеристики системы глин ОГ-ЗГ Состав шихты, % Усадка, % Формовочная Критическая Формовочный технологического параметра от потенциала аппроксимации Из таблицы 2 видно, что усадка глины (ОГ) составила 9,3 %, усадка глины (ЗГ) – 5,8 %. То есть при переходе от ОГ к ЗГ усадка уменьшилась. По - видимому это связано с содержанием в ЗГ карбонатов, которые могут: вопервых, выступать в качестве отощителей; во-вторых, выступать источниками двухвалентных катионов, преимущественно Са2+, которые будут активно участвовать в ионообменной адсорбции. Чем больше валентность катионов, участвующих в ионообменной адсорбции, тем сильнее будет электростатическое притяжение между ионами диффузного слоя и поверхностью частицы, тем сильнее будет прижат диффузный слой к поверхности последней, тем он будет тоньше. Данные ICР – спектрометрии для глин ОГ и ЗГ показывают незначительное различие в содержании таких оксидов как: Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, Na2O, и K2O, наличие же СаО в ОГ составило 1,26 % на абсолютно сухую навеску, в то время как содержание СаО в ЗГ - 7,95 %. К тому же измерение рН-среды фильтратов суспензий глин дало следующие значения: для глины (ЗГ) рН=7,99 при Т=27 0С, для ОГ рН=7,69 при Т=27 0С. Одним из факторов, влияющих на обменную адсорбцию глинистых грунтов является концентрация солей в растворе, окружающего частицы грунта. Чем концентрация больше, тем больше катионов вступает в обменную реакцию. Следовательно, в глине (ЗГ) обменная адсорбция катионов будет идти интенсивнее, сжимая дуффузный слой. Значит, большая часть воды, необходимая для затворения глины (ЗГ) до формовочной влажности, пойдет на образование прочно связанной воды, а меньшая – на образование диффузных слоев и свободной воды.

Следовательно, для затворения глины ЗГ воды потребуется меньше. Это предположение подтверждается значениями формовочной влажности и градиента влажности для рассматриваемых глин (таблица 2). Формовочная влажность глины (ОГ) составила 25,3 %, для ЗГ она оказалась равной 19,9 %.

Градиент влажности соответствует количеству свободной и рыхло связанной воды, при переходе от ОГ к ЗГ он уменьшился с 19,7 до 9,8 %.

На кривой сушке точка критической влажности соответствует промежуточной воде, то есть влажности, при достижении которой дальнейшая сушка материала не сопровождается усадкой. По нашей терминологии промежуточная вода есть прочно связанная. Значения критической влажности это подтверждают (таблица 2). Для глин ОГ и ЗГ она составила 5,7 % и 10,2 % соответственно.

Таким образом для системы глин ОГ – ЗГ прослеживается прямая зависимость между значениями -потенциала и критической влажностью.

Нами было выведено уравнение, описывающее эту зависимость, а также уравнения аналогичных зависимостей для других сушильных технологических параметров глин. Полученные математические функции отраженны на рисунке 2 и в таблице 2.

Рисунок 2 зависимость технологических параметров от -потенциала для соотношений глин ОГ-ЗГ Также была определена достоверность полученных данных методом аппроксимации. Результаты были сведены в таблицу 2, из которой видно, что уравнение, полученное для данной системы глин, в частности для критической влажности, имеет высокий критерий адекватности (0,91) и достоверно определяет полученную зависимость. Здесь же можно отметить не менее высокие значения точности для таких параметров как, усадка (0,97) и градиент влажности (0,81). Следовательно, на практике, в заводской лаборатории можно прогнозировать сушильные параметры конкретно рассмотренной композиции глин, используя значения электрокинетического потенциала, зная лишь значения технологических параметров исходных компонентов.

Глины в чистом виде, как сырьё для производства керамических изделий, вследствие большой усадки используются редко. Для снижения усадки в рассмотренные выше глины вводили диатомит (Инзенский), песок речной (Шеланга), глину с повышенным содержанием кальцита (Максимковского месторождения), известняк (Камского-Устья). С этими добавками были приготовлены шихты и проведены аналогичные исследования.

Глава 4 посвящена изучению сушильных свойств глин ОГ и ЗГ, а также шихт, приготовленных на их основе, путем введения в глины различных добавок.

Важным технологическим параметром сушки являются критическая влажность глиняных изделий, так как она определяет прекращение усадки, и влияет на значение градиента влажности, который определяется как разность между формовочной и критической влажностью. Градиент влажности отвечает за опасный участок ухода влаги из материала, так как в этот период происходит усадка, и материал подвергается всевозможным внутренним и наружным напряжениям. Поэтому нами были рассмотрены критическая влажность и градиент влажности глин, а также композиций, приготовленных на их основе, построены кривые сушки по примеру, представленному на рисунках 3, 4.

Начальная влажность, % Рисунок 3 – Кривая сушки с определенными технологическими параметрами для композиции ОГ70 – Д Начальная влажность, % Рисунок 4 – Кривая сушки с определенными технологическими параметрами для композиции ЗГ70 – И Для определения более полной зависимости критической влажности и градиента влажности от количества вводимой добавки были построены графики, которые были отражены на рисунках 5-6.

По ним видно, что добавка кварцевого песка (П) в сравнение с диатомитом (Д) незначительно увеличивает критическую влажность, но лучше снижает градиент влажности глин (рис. 5 Б, Г; рис.6 Б, Г).

В свою очередь добавка Максимковской глины (М) увеличивает значение критической влажности для глины ОГ в большей степени, чем для глины ЗГ, ввиду содержания в последней 10±2% кальцита, тогда как в глине ОГ кальцита всего 1,26% (рис. 5 А, В).

В тоже время градиент влажности для глины ОГ практически не изменяется, а для глины ЗГ растет с увеличением концентрации добавки глины (М), что отрицательно влияет на сушильные свойства шихты (рис. 6 А, В).

Введение известняка (И) приводит к увеличению критической влажности в глине ОГ и незначительно снижает ее при введении в глину ЗГ, что можно увидеть на графиках, представленных на рисунке 5 (А,В).

Градиент же влажности для рассмотренных глин при введении известняка уменьшается в отличие от добавки Максимковской глины (рисунок 6). Это обусловлено значительным содержанием монтмориллонита в последней – 43%.

Рисунок 5 – Зависимость изменения критической влажности от количества добавки в глину ОГ (А,Б) и ЗГ (В,Г) Рисунок 6 – Зависимость изменения градиента влажности от количества добавки в глину ОГ (А,Б) и ЗГ (В,Г) Согласно предложенной методике построения кривой сушки были определены такие сушильные дообжиговые параметры материала, как критическая влажность, градиент влажности, начальная влажность, воздушная усадка. Также предложенная методика позволила выявить такие важные дообжиговые технологические параметры, как пластичность и чувствительность к сушке.

Это позволит упростить анализ сырья и шихт используемых в производстве керамических материалов, а также сократить время получения необходимых результатов, применив единую методику определения дообжиговых параметров сырьевых материалов.

В главе 5 была осуществлена проверка разработанной методики определения дообжиговых технологических свойств сырья на глинах месторождения «Жуково» и «Берлек» (32 пробы Жуково и 25 проб месторождения Берлек). Сырье данных месторождений в настоящее время разведывается для производства керамического кирпича различной цветовой гаммы и должно соответствовать всем нормам и требованиям, предъявляемым к выпуску качественной продукции. Для этого глинистого сырья были определены критическая влажность, градиент влажности, воздушная усадка и влияние их на чувствительность к сушке. Также была определена пластичность этого сырья по стандартной методике (ГОСТ 21216.1с помощью прибора Васильева) и по разработанной нами методике с помощью кривой сушки.

Результаты исследования одной из проб приведены на рисунке 7. По этой кривой были определены критическая влажность, градиент влажности и воздушная усадка. Кроме того, с помощью этой кривой был рассчитан коэффициент чувствительности глин по методу А.Ф.Чижского.

Влажность, % Начальная влажность, % Рисунок – 7 Кривая сушка с определенными по ней технологическими параметрами для месторождения Жуково – проба 6-3.

Зависимость критической влажности от чувствительности материалов к сушке сведены в общие графики на рисунке 8.

Рисунок 8 - График зависимости критической влажности от коэффициента чувствительности глин месторождения Жуково (а), месторождения Берлек (б).

Рассмотрев результаты зависимости критической влажности от коэффициента чувствительности, можно заметить прямую зависимость между этими параметрами и определить конкретные значения критической влажности, относящиеся к той или иной чувствительности материала к сушке.

Аналогично были рассмотрены зависимости значений градиента влажности и усадки на чувствительности глин к сушке, полученные путем построения кривых сушки.

Проанализировав выше рассмотренные данные критической влажности, градиента влажности и воздушной усадки от чувствительности глин к сушке, можно подразделить используемое сырье на три группы чувствительности:

Для сырья Жуковского месторождения:

Малочувствительные - скважины 4/3,6/1,7/5;

Среднечувствительные – скважины 3/3, 4/4, 15/5, 6/3, 20/4, 15/4, 3/1, 6/2, 3/5, 7/1, 6/4, 5/2, 5/1;

Высокочувствительные – скважины 20/5, 3/4, 7/4, 15/2, 20/3, 15/3, 2/1, 4/1, 8/2, 7/2, 7/3, 20/2, 20/1, 4/2, 8/1, 8/3.

Для сырья месторождения Берлек:

Малочувствительные - скважины 3/2, 4/3;

Среднечувствительные – скважины 7/1, 1/2;

Высокочувствительные – скважины 1/1, 1/3, 1/4, 2/1, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 3/1, 3/3, 3/4, 3/5, 4/1, 4/2, 4/4, 4/5, 6/1, 6/3, 7/2, 7/3, 7/4.

На следующем этапе проверки разработанной методики было проведено сравнение методов определения пластичности с ГОСТ 21216.1-93.

Значения пластичности, полученные по стандартной методике, являются менее точными и в меньшей степени отражают пластичные характеристики материала по причине того, что нижний предел пластичности определяется путем раскатывания и зависит от субъективных свойств поверхности руки человека проводящего исследование. В предложенном нами методе за значение нижнего предела пластичности взята точка (критическая влажность), обуславливающая завершение усадки материала а, следовательно, и прекращение каких-либо пластичных свойств материала. В этом случае ошибка определения критической влажности значительно меньше, а результаты являются более точными.

Таким образом, рассмотрев пластичные свойства выше указанного сырья Жуковского месторождения, отраженные в таблице 3, была построена зависимость результатов полученных по методу Васильева и по предлагаемой нами методике (рисунок 9).

Таблица 3-Значения пластичности глины Жуковского месторождения по обеим методикам, и её классификация по каждому из методов Пробы Значение пластичности Жуковско по методу Классификация пластичности по методу Продолжение таблицы Рисунок 9 – Зависимость результатов числа пластичности полученных по ГОСТ 21216.1-93 и по кривой сушки для глин месторождения Жуково.

Аналогично сырью Жуковского месторождения были рассмотрены пластичные свойства глин месторождения Берлек получены по ГОСТ 21216.1-93 и по предлагаемой нами методике для некоторых скважин месторождения Берлек (рисунок 10).

Рисунок 10 - Зависимость результатов числа пластичности полученных по ГОСТ 21216.1-93 и по кривой сушки для глин месторождения Берлек.

Рассмотрев результаты расчета пластичности глин месторождения Берлек, определенные по предлагаемой нами методике и по ГОСТ 21216.1можно увидеть одинаковую тенденцию плавного роста пластичности, но отклонения результатов в гостовской методике значительно больше, чем в предлагаемой нами.

Поскольку глины в чистом виде используются очень редко, было принято решение построить аналогичные зависимости для сырья месторождений Шеланги (глина ЗГ с содержанием кальцита 10±2%, и глина ОГ с содержания карбонатов 1,26%) с добавками диатомита, Максимковской глины, известняка и речного песка. Некоторые результаты эксперимента были сведены на рисунок 11.

Рисунок 11. Зависимости изменения числа пластичности для шихт на основе глины ОГ и глины ЗГ Рассмотрев графики (рис. 11) можно провести параллель между полученными результатами изменения пластичности по рассмотренным методикам. Наблюдается тот же самый эффект уменьшения или увеличения пластичных свойств материала как по предложенной методике, так и методике описанной в ГОСТ 21216.1-93.

На заключительном этапе работы был определен поправочный коэффициент для расчета значений пластичности по кривой сушки, позволяющий точнее рассчитать эти значения по сравнению с используемой сейчас методикой. Значения пластичности, полученные при построении кривой сушки (Pк) были отнесены к значениям, полученным по стандартной методике (Pв):

Таким образом, был рассчитан коэффициент (К) для каждого состава исследованных глин месторождения Жуково и Берлек, а также для составов, рассмотренных в главе 4.

Значения полученных коэффициентов были усреднены. Среднее значение коэффициента ( K ) составило 2,1. Так же были рассчитаны отклонения полученных результатов от среднего значения. По этим результатам рассчитали дисперсность отклонения. Она составило 0,27.

Таким образом коэффициент К можно записать:

Пример расчета коэффициента (К) представлены в таблице 4.

Таблица-4 расчет коэффициента К для значений пластичности глин месторождение Берлек

СРЕДНЕЕ

ОТКЛОНЕНИЕ

Зная классификацию глин по пластичности (ГОСТ 21216.1-93) (таблица 5) и значение поправочного коэффициент K, были рассчитаны интервалы пластичности глин по разработанной методике (построения кривой сушки). Результаты классификации глин по пластичности относительно кривой сушки были сведены в таблицу 6.

Таблица 5.- Классификация глин по пластичности (ГОСТ 21216.1-93) Таблица 6.- Классификация глин по пластичности определенной по кривой сушки По данной классификации (таблица 6) можно одновременно определять пластичность глинистого сырья и шихт с такими параметрами как, формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке.

Можно отметить, что на разных участках карьера состав сырья не постоянен. Определив состав этого сырья и построив по разработанной методике кривые сушки, можно скорректировать состав шихты, который обеспечит получение качественных керамических изделий без изменения технологических параметров процесса.

Таким образом, в данной работе установлена не только взаимосвязь электрокинетического потенциала с сушильными свойствами керамических материалов, в частности критической влажности, но и разработан способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоиднохимическим свойствам материалов. Разработана универсальная методика определения формовочной влажности, усадки, критической влажности, градиента влажности, чувствительности к сушке, а так же пластичности сырья и шихт, используемых в керамической промышленности. Разработана программа расчета пластичности материала по его кривой сушки.

ВЫВОДЫ

Установлена взаимосвязь коллоидных и сушильных свойств дисперсных материалов, в частности влажности. Показано, как величину и знак электрокинетического потенциала, можно использовать для объяснения процессов сушки.

Показано, что полиминеральная глина с содержанием кальцита 10±2%, как основного компонента шихты, более пригодна для производства керамических изделий, так как имеет меньший градиент влажности, который соответствует содержанию в материале свободной и слабо связанной воды (ее удаление сопровождается усадкой материала).

Установлено, что известняк способствует упрочнению структуры вследствие взаимной коагуляции высокодисперсных частиц компонентов. К тому же, сближение разноименно заряженных частиц приводит к перекрытию диффузных слоев воды и переводу ее в свободную. Следствием этого является уменьшение градиента влажности, и соответственно, усадки.

Диатомит ускоряет процесс сушки материала, так как обладает высокой пористостью, приводящей к свободному продвижению влаги в последнем, также уменьшает градиент влажности и усадку материала.

Разработана универсальная методика, позволяющая по кривой сушки одновременно определять формовочную влажность, усадку, критическую влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так же пластичность сырья и шихт, используемых в керамической промышленности.

Разработан способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов.

Предложены оптимальные составы шихт для изготовления керамического кирпича из глин месторождения Шеланги. Содержание глин с карбонатами составляет 85 ± 5 %, а известняка не более 4 %; содержание глин без карбонатов 80 ± 5 %.

Предложен способ регулирования технологических параметров в производстве керамического кирпича.

Содержание диссертации изложено в 7-и публикациях 1. Скворцов, А.В. Влияние аморфного и кристаллического кремнезема на сушильные свойства глиняных масс / А.В.Скворцов, А.С.Чекмарев, А.З.Сулейманова, А.И.Хацринов [Текст] // Вестник Казанского технологического университета. – 2006. - №3. – С. 45-52.

2. Скворцов, А.В. Развитие работ Д.И. Менделеева в области керамики/ А.В.Скворцов, А.С.Чекмарев, А.З.Сулейманова, А.И.Хацринов [Текст] // Вестник Казанского технологического университет: специальный выпуск. – 2009. – С. 56-64.

3. Скворцов, А.В. Исследование сушильных свойств различных керамических масс / А.В.Скворцов, А.З.Сулейманова // В материалах V научно-технической конференции «Химическая технология неорганических веществ и материалов». Казань. КГТУ, – 2006. – С.152-162.

4. Скворцов, А.В. Влияние кремнезем- и карбонатсодержащих добавок на свойства глин и керамических материалов / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Научная сессия, Казань, КГТУ. – 2008. – С.31-32.

5. Скворцов, А.В., Влияние потенциала на сушильные свойства глинистых шихт месторождения Шеланга с добавками кристаллического и аморфного кремнезема / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Научная сессия, Казань, КГТУ. – 2009. – С.22-23.

6. Скворцов, А.В., Взаимосвязь электрокинетического потенциала с сушильными свойствами глинистых шихт с карбонатными добавками / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Казань, КГТУ. – 2009. – С.23.

7. Скворцов А.В., Подготовка минерального сырья ультразвуковым воздействием / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Казань, КГТУ. – 2009. – С.23.

Офсетная лаборатория КГТУ, 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68.



 
Похожие работы:

«Авдеева Надежда Михайловна Пробоподготовка QuEChERS и дисперсионная жидкостно-жидкостная микроэкстракция при одновременном определении микотоксинов различных классов хроматографическими методами 02.00.02 – аналитическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Саратов 2013 2 Работа выполнена на кафедре химии ФГБОУ ВПО Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых доктор...»

«Старков Илья Андреевич КИСЛОРОДНАЯ НЕСТЕХИОМЕТРИЯ И ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ПЕРОВСКИТОПОДОБНОГО ОКСИДА SrCo0,8Fe0,2O3химия твердого тела АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Новосибирск – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск. Научный руководитель : доктор химических наук старший научный...»

«Степанова Вероника Борисовна ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ДНК-СЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ КОМПЛЕКСОВ И НАНОРАЗМЕРНЫХ МЕДИАТОРОВ ЭЛЕКТРОННОГО ПЕРЕНОСА 02.00.02 – Аналитическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2013 Работа выполнена на кафедре аналитической химии Химического института им. А.М. Бутлерова федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский...»

«ГАБДУЛЛИНА Гульнара Тимерхановна ДИТИОФОСФОРИЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ КРЕМНИЯ, ГЕРМАНИЯ, ОЛОВА И СВИНЦА НА ОСНОВЕ ТЕРПЕНОЛОВ И ДИОЛОВ 02.00.08 - химия элементоорганических соединений Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук Казань - 2014 Работа выполнена в Химическом институте им. А.М. Бутлерова Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский (Приволжский) федеральный...»

«ПОНОМАРЕВА Мария Александровна ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОРБЦИИ АНИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Специальность 02.00.04 – Физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Санкт-Петербург - 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет Горный Научный руководитель : доктор технических...»

«НЕРАТОВА ИРИНА ВЛАДИСЛАВОВНА САМООРГАНИЗАЦИЯ В НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНКАХ БЛОК-СОПОЛИМЕРОВ 02.00.04 – Физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Тверь - 2010 Работа выполнена на кафедре физической химии Химического факультета ГОУ ВПО Тверской Государственный Университет Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Халатур Павел Геннадьевич Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук...»

«БАРАНОВ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ МОЛЕКУЛЯРНОЕ, КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ, ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ о-ХИНОНОВЫХ И о-ИМИНОХИНОНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ СУРЬМЫ(V) И ОЛОВА(IV). 02.00.04 – физическая химия (химические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Нижний Новгород 2011 Работа выполнена в лаборатории Наноразмерных систем и структурной химии Учреждения Российской академии наук Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН. Научный...»

«МАШКОВСКИЙ ИГОРЬ СЕРГЕЕВИЧ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ Pd-СОДЕРЖАЩИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ СЕЛЕКТИВНОГО ГИДРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ АЦЕТАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ 02.00.15 – катализ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук МОСКВА - 2009 Работа выполнена в Лаборатории катализа нанесенными металлами и их оксидами Учреждения Российской академии наук Института...»

«Фесенко Анастасия Андреевна СИНТЕЗ 2,5-ДИФУНКЦИОНАЛЬНО ЗАМЕЩЕННЫХ ГИДРИРОВАННЫХ ПИРИМИДИНОВ И РОДСТВЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ 02.00.03 – органическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва, 2007 Работа выполнена на кафедре органической химии Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова Научный руководитель : Доктор химических наук, профессор Шуталев Анатолий Дмитриевич Официальные оппоненты :...»

«ПАХОМОВА Виктория Александровна РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ 02.00.04 – физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка – 2006 Работа выполнена в Институте проблем химической физики РАН. доктор химических наук Научный руководитель : профессор Михайлов Альфа Иванович доктор физико-математических наук Официальные оппоненты : Харитонов Александр Павлович доктор...»

«Май Тхи Тхань Хуен АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ БИОСЕНСОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ МИКОТОКСИНОВ 02.00.02 – Аналитическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2013 2 Работа выполнена на кафедре аналитической химии Химического института им. А.М. Бутлерова федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский (Приволжский) федеральный университет Научный руководитель :...»

«НАПОЛЬСКИЙ КИРИЛЛ СЕРГЕЕВИЧ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-УПОРЯДОЧЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОСТРУКТУР В ПОРИСТЫХ МАТРИЦАХ Специальность 02.00.21 – химия твердого тела 02.00.05 – электрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва - 2009 1 Работа выполнена на Факультете наук о материалах и на кафедрах неорганической химии и электрохимии Химического факультета Московского государственного университета им. М.В....»

«Сорокина Наталья Викторовна ИЗУЧЕНИЕ РЕГИОНАЛЬНО-ФОНОВОЙ РАДИАЦИОННОЙ СИТУАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДОЗИМЕТРИИ И ИССЛЕДОВАНИЙ СОДЕРЖАНИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В МАТЕРИАЛАХ И ПРОДУКТАХ КУЗБАССА Специальность 02.00.04. – физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово 2006 2 Работа выполнена на кафедре физической химии ГОУ ВПО Кемеровский госуниверситет. Научный кандидат физико-математических наук, доцент...»

«ВОЛОДИН Алексей Александрович УГЛЕРОДНЫЕ НАНОВОЛОКНА И НАНОТРУБКИ: КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА 02.00.04 – физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка – 2006 Работа выполнена в Институте проблем химической физики РАН. кандидат химических наук, Научный руководитель : старший научный сотрудник Тарасов Борис Петрович доктор химических наук, Официальные оппоненты : профессор Клюев Михаил Васильевич...»

«Самойлова Ольга Владимировна ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В СИСТЕМЕ Cu–Si–Ni–O Специальность 02.00.04 – Физическая химия Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук Челябинск 2013 Диссертация выполнена на кафедре Физическая химия ФГБОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет (НИУ). Научный руководитель : доктор технических наук, профессор, Михайлов Геннадий Георгиевич....»

«Шайтан Алексей Константинович Компьютерное моделирование и статистический анализ самоорганизующихся молекулярных систем на основе пептидов 02.00.06 – Высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре физики полимеров и кристаллов физического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. Научный руководитель : доктор...»

«ЛИ ВИТАЛИЙ МОЕСЕЕВИЧ СИНТЕЗ АЗА-ДИАРИЛЭТИЛЕНОВ ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОТОПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 02.00.03 – органическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка – 2011 Работа выполнена в лаборатории органической и супрамолекулярной фотохимии отдела нанофотоники Института проблем химической физики РАН Научный руководитель : доктор химических наук Будыка Михаил Федорович Официальные оппоненты : доктор химических...»

«Караванова Юлия Алексеевна ПЕРЕНОС ПРОТОНОВ И КАТИОНОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ (Li, Na, K, Rb, Cs) В ПОВЕРХНОСТНОМОДИФИЦИРОВАННЫХ КАТИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАНАХ МК-40 02.00.04 –физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН Чл.-корр. РАН, профессор Научный руководитель : Ярославцев Андрей Борисович Официальные...»

«ПАШКИНА Динара Азатовна ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРАЗИДОВ П-ТРЕТ-БУТИЛБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ И ИХ РАВНОВЕСИЯ С ИОНАМИ МЕДИ(II) В ГОМОГЕННЫХ И ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ 02.00.04 – Физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Екатеринбург – 2013 2 Работа выполнена в лаборатории органических комплексообразующих реагентов ФГБУН Институт технической химии Уральского отделения Российской академии наук Научный руководитель : доктор...»

«Доронина Марина Сергеевна МНОГОКОМПОНЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗВРАТНОГО МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ АТОМНОЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ 02.00.02 – Аналитическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2014 Работа выполнена в Государственном научном центре Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности Гиредмет Научный руководитель : кандидат технических...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.