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.

Когда остаточная влага глиномассы в виде жидкой фазы начинает кипеть, внутреннее давление в системе превышает внешнее. После достижения системой температуры критического состояния, состав газовой и жидкой фаз становится одинаковым. На этом пневматолитовом этапе в равновесии остаются только две фазы – твердая и газовая, развитие получают соответствующие пневматолитовые реакции.

При дальнейшем повышении температуры происходит интенсивное выделение паров воды, разложение карбонатов, образование низкотемпературных эвтектик. На данном этапе в пневматолитотермическом  процессе  участвуют три фазы:  твердая,  жидкая и газообразная.

Последующие изменения внешних условий могут вызвать ликвидацию одной из фаз. Переход к термическим процессам в керамическом черепке связан с понижением активности газовой фазы и закономерным ослаблением ее влияния на структурообразование.

В диапазоне высоких температур глинистые породы и другие гидратированные  материалы  следует  рассматривать  как  системы «силикат-летучий компонент».

Механизм процесса обжига керамики с участием газовой фазы в различных условиях может быть разным. П.П. Будников и A.M. Гинстлинг выделили следующие возможные его варианты:

– возгонка твердого вещества (Ат -> Аг);

– диссоциация твердого вещества (АВт -> Аг + Вт);

– взаимодействие твердого вещества с газом с  образованием твердого вещества (Аг + Вт -> АВт);

– взаимодействие твердого вещества с газом с  образованием газа (Ат + Дг -> АДг);

– взаимодействие  между двумя  газами  с  образованием  газа (АДг + Вг -> АДВг).

В работе исследован состав парогазовой смеси, выделяющейся при обжиге глины, а также влияние отдельных газовых компонентов на процессы структурообразования. По своему влиянию на эти процессы газовые смеси разделяются на две группы:

– реакционные (способствующие и не способствующие структурообразованию);

– нейтральные.