Лекции по технологии силикатов - керамики, стекла, вяжущих

Влияние воды и пористости изделий на их морозостойкость

Морозостойкие керамические материалы

Анализируя влияние пористости изделий на их морозостойкость, следует учитывать отличие свойств воды, адсорбированной на поверхности стенок пор, от свойств обычной (объемной) воды.

Подробнее...
 

Газовая фаза и основные способы повышения морозостойкости

Морозостойкие керамические материалы

Говоря о свойствах газовой среды в процессе термической обработки   керамических   материалов,  целесообразно   учитывать не только состав газов, движущихся в печи обжига, но и состав газовой фазы, образующейся при нагревании внутри уплотненного материала. Изучение ее влияния на формирование структуры керамических материалов представляет особый интерес.

Подробнее...
 

Факторы добавок, обеспечивающих высокую морозостойкость

Морозостойкие керамические материалы

Исследования показали возможность использования в качестве добавки – модификатора глин суперпластификатора С-3. ПАВ, в том числе и С-3, как правило, уменьшает трение между частицами, а также между обрабатываемым материалом и поверхностями формующего агрегата, благодаря чему повышается однородность шихты при смешивании и формовании. Диспергирующее действие добавки в сочетании с ее способностью в качестве органического выгорающего материала увеличивать в процессе обжига микропористость черепка обусловливает повышение прочностных свойств и морозостойкости готовой продукции.

Подробнее...
 

Основные факторы, влияющие на морозостойкость

Морозостойкие керамические материалы

Анализ накопленных данных позволяет выделить следующие факторы, влияющие на морозостойкость керамических изделий: химический, минеральный и гранулометрический составы глинистого сырья; технологические параметры обжига; характер внутренней и внешней газовой среды. Во многом эти факторы взаимосвязаны.

Подробнее...
 

Практический опты интенсификации обжига морозостойкой керамики

Морозостойкие керамические материалы

Лиокумовичем Л.М. было предложено опыт изготовления серого кирпича в напольных печах перенести на кольцевые печи. Вода в зону высоких температур (в зону обжига) подавалась путем разбрызгивания. Полученный таким образом кирпич имел прочность  на  23…25 %  больше,  чем  кирпич,  изготовленный  по традиционным технологиям. Н.И. Михальчиков считает, что ввод влаги в зону высоких температур способствует созданию местной восстановительной среды. Идет восстановление оксида железа и образование легкоплавких эвтектических соединений. Кроме того, он не исключает возможности каталитического действия водяного пара. П.С. Ковалев и А.Е. Лубковский, изучая влияние парогазовой среды при обжиге глины, установили оптимальную температуру подачи пара 850 °С. При этом была получена наивысшая прочность изделий – 68 МПа. Подача пара при температуре 950 °С позволила снизить этот показатель до 40 МПа.

Подробнее...
 

Роль водяного пара в процессах спекания

Морозостойкие керамические материалы

Помимо известной функции высокотемпературного восстановителя оксидов  железа и  активизатора  спекания, пары воды, по мнению ряда исследователей, выполняют и особую функцию. Так, П.П. Будников и А.В. Нехорошев выявили, что водяной пар, так же как и другие газы, выполняет роль «носителя» частиц тяжелых веществ. Это согласуется с данными В.Ф. Павлова, который установил, что на поверхности изделий при скоростном обжиге плитки и труб кварца больше, чем внутри.

Подробнее...
 

Механизмы процесса обжига керамики

Морозостойкие керамические материалы

При обжиге глиномасс до температуры спекания в производстве строительной керамики условия структурообразования последовательно чередуются от гидротермальных до термических. Гидротермальный   этап   при   атмосферном   давлении   продолжается до 100 °С, т.е. до температуры кипения воды. В этом периоде в основном протекает конденсационное структурообразование.

Подробнее...
 

Классификации процессов, происходящих при обжиге

Морозостойкие керамические материалы

Современное материаловедение направлено на создание материалов с заданными свойствами при минимизации затрат, что невозможно без интенсификации структурообразования.

Подробнее...
 

Интенсификации термических процессов

Морозостойкие керамические материалы

Для объяснения процесса фазовых превращений при обжиге глин в различных газовых условиях большой интерес представляют исследования А.В. Шлыкова, установившего явление  попеременного восстановления оксидов железа в глинах, содержащих органические примеси. Выявлено, что процесс окисления ранее восстановленного железа начинается только тогда, когда скорость выделения паров воды из дегидратирующихся минералов уменьшается настолько, что перестаёт препятствовать диффузии кислорода внутрь образца. При этом, когда скорость окисления FeO превышает скорость удаления оставшейся воды, кривая изменения массы на некоторое время меняет направление, образуя изгиб (эффект Шлыкова).

Подробнее...
 

Общий характер фазовых превращений и структурообразования при обжиге керамзита

Морозостойкие керамические материалы

В  целом  технологические  приемы,  регулирующие  парогазовыделение,  особенно  заметно  влияют  на  фазовые  превращения и структурообразование при изготовлении керамзита (в силу скоротечности  процесса  термообработки  сырьевых  масс  и  высокой чувствительности к изменению технологических параметров).

Подробнее...
 

Каталитические возможности паров воды сырья, содержащего химически связанную воду

Морозостойкие керамические материалы

Сохранение ресурсов парогазовой фазы до максимально возможных температур путем ускорения режима обжига – известный технологический прием, позволяющий использовать каталитические возможности паров воды в процессе структурообразования материалов обжигового способа омоноличивания на основе природного сырья, содержащего химически связанную воду.

Подробнее...
 

Ускоряющее действие воды в термических реакциях спекания

Морозостойкие керамические материалы

Ускоряющее действие паров воды на реакции некоторых веществ отмечают  многие  исследователи.   В частности, П.П. Будников  и  А.С. Бережной объясняют  интенсифицирующее воздействие паров воды на реакцию взаимодействия между SiO2 и СаО тем, что происходит разрыхление кристаллической решетки компонентов и увеличение дисперсности продукта реакции – двухкальциевого силиката, что облегчает диффузию веществ, входящих в эту реакционную смесь.

Подробнее...
 

Факторы, влияющие на скорость процессов спекания

Морозостойкие керамические материалы

Очевидно, что для достижения заданных свойств конечной продукции  путем  направленной  кристаллизации  в  керамических массах, в том числе и на основе некондиционного природного или техногенного сырья, необходимо учитывать главнейшие факторы, которые существенно влияют на скорость протекания процессов спекания, а именно:

Подробнее...
 

Реакции, протекающие в твердофазном состоянии

Морозостойкие керамические материалы

Реакции, протекающие в твердофазовом состоянии, исключительно важны для многих технологических процессов силикатного производства. Теоретические исследования процессов и явлений, активизирующих твердофазовое спекание, были выполнены В.Л. Балкевичем, А.С. Бережным,  П.П. Будниковым, А.М. Гинстлингом, У.Д. Кингери,Г.В. Куколевым, А.И. Леоновым, Б.И. Нудельманом, В. Эйтелем и др.

Подробнее...
 

Физико-химические процессы, происходящие при обжиге глинистого сырья

Морозостойкие керамические материалы

Свойства керамических материалов определяются характеристиками исходного сырья и технологией их изготовлении. Основным сырьем для производства изделий строительной керамики остаются глинистые породы. Фундаментальными и прикладными исследованиями   этих   вопросов   занимались   А.И. Августиник, И.А. Альперович, А.А. Аппен, Г.Д. Ашмарин, Д.С. Белянкин, А.С. Бережной, А.С. Беркман, П.П. Будников, В.Н. Бурмистров, Б.Н. Виноградов, И.А. Гервидс, К.Э. Горяйнов,   В.В. Еременко, В.Ф. Завадский, У.Д. Кингери, Г.И. Книгина,П.Г. Комохов, Г.В. Куколев,    Э.А. Кучерова,    Г.Н. Масленникова,    Б.И. Мороз, А.В. Нехорошев, А.А. Новопашин, К.А. Никифоров, Ф.Д. Овчаренко, С.П. Онацкий, В.Ф. Павлов, Д.Н. Полубояринов, М.И. Роговой, Г.И. Стороженко,   Л.Н. Тацки,   М.И. Хигерович,   Н.Г. Чумаченко, В. Эйтель и др.

Подробнее...
 

Интенсификация структурообразования строительной керамики из некондиционного сырья

Морозостойкие керамические материалы

Керамика – первый искусственный материал, подаренный человеческим разумом в VIII тысячелетии до н.э. Причина такой ее жизнестойкости заключается в уникальном наборе свойств сырья для ее производства, обеспечивающих высокое качество продукции.

Подробнее...
 

Сырье для направленного синтеза керамических материалов

Морозостойкие керамические материалы

В качестве сырья в промышленности строительных материалов применяются в основном кремнеземсодержащие, глиноземсодержащие, карбонатные, полевошпатовые и некоторые другие виды минеральных природных и техногенных материалов. В зависимости от вида и количества основных оксидов в их составе в значительной мере изменяется и область их использования.

Подробнее...
 

Диаграммы для систем, содержащих СО2 и Н2О

Минералогия

До этого мы рассматривали Р-Т диаграммы для полиморфных модификаций или реакций между минералами, не содержащими летучих. Однако экспериментально можно также установить, например, области стабильности водосодержащих минералов и их безводных продуктов реакций.

Подробнее...
 

Трех- и более компонентные диаграммы.

Минералогия

Так как почти все природные системы (магматические, метаморфические или осадочные) состоят из 6-10 и более химических компонентов, то понятно, что одно- и двухкомпонентные диаграммы имеют весьма ограниченное практическое применение.

Подробнее...
 

Примеры диаграмм при отсутствии совместимости между компонентами

Минералогия

1. Альбит-кварц.

Простая диаграмма с эвтектическими взаимоотношениями. Если в кварц по-немногу добавлять альбит, то температура плавления кварца снижается. Кристаллизация всегда заканчивается в эвтектике.

2. Форстерит-кремнезем.

Подробнее...
 

Примеры диаграмм с разрывом совместимости

Минералогия

1. Альбит-анортит при низких температурах.

Разрывы - перистеритовый разрыв, срастания Бёггилда, срастания Гуттенлокера.

Иризация лунного камня - перистеритовый разрыв, ламелли An0-An25.

Лабрадоризация - An45-An58.

2. Альбит-микроклин.

Пример диаграммы с очень слабой смесимостью при низких температурах и почти полной смесимостью при высоких температурах. Причина разрыва - ионные радиусы Na+ (1.18) и K+ (1.51) в координации 8.

Подробнее...
 

Примеры диаграмм с полной совместимостью

Минералогия

1. Форстерит-фаялит.

2. Альбит-анортит (высокотемпературная область).

Подробнее...
 

Правило фаз Гиббса

Минералогия

Количество минералов, сосуществующее в равновесии и слагающее минеральную ассоциацию (то есть - породу) или продукты реакции в эксперименте не безграничны. Их количество ограничено правилом фаз Гиббса, обычно записываемым как:

Подробнее...
 

Правила состояния равновесной термодинамической системы

Минералогия

Основные правила, которым подчиняется состояние равновесной термодинамической системы:

Подробнее...
 

Понятия стабильность, метастабильность, нестабильность, энгергия активации и равновесие

Минералогия

Теперь разберемся с понятиями стабильность, метастабильность, нестабильность, энгергия активации и равновесие.

Подробнее...
 

Понятие о фазовых диаграммах

Минералогия

Когда мы рассматривали определение минерала, то речь шла о твердом веществе со структурой, имеющей дальний порядок. Порядок в расположении атомов отличает твердое вещество от газа, жидкости, стекол, и т.д. Поведение твердых, жидких и газообразных веществ в зависимости от внешних факторов (в первую очередь – температуры и давления) отражено на фазовых диаграммах (или иначе – диаграммах стабильности).

Подробнее...