Фазовый состав керамического кирпича из глин различного состава Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

зу солей никеля и изменению при этом состава тонких дисперсий в объеме раствора и прикатодном слое при никелировании.

Литература

1. Бурашникова М.М., Смирнова Ю.А., Казаринов И.А. Изучение электрохимических характеристик никелированных оксидно--кадмиевых электродов и оценка барьерных свойств никелевых пленок // Химия: состояние и перспективы науч. исслед. на пороге 3-го тысячелетия / Саратов. гос. ун-т. Саратов, 1999. С. 15 - 18.

В условиях развития рынка строительных материалов немаловажная роль отводится широко применяемому в жилищном и промышленном строительстве керамическому кирпичу, который изготавливается из различных глин. В связи с тем что фазовый состав керамического кирпича недостаточно изучен и довольно значительно изменяется в зависимости от состава глин и в конечном счете от керамической массы для его получения, весьма важным являются исследования в этом направлении.

Кроме того, в настоящее время в связи с жесткими требованиями, предъявляемыми к керамическому кирпичу как по техническим показателям продукции, так и по требованиям современного дизайна, возник большой спрос на облицовочный керамический кирпич.

Для определения возможности производства облицовочного кирпича из глин различного фазово-минерального состава необходимо установить конкретный фазовый состав кирпича на основе глин и керамических масс с использованием глины и отощи-теля - песка, предопределяющий его прочность, морозостойкость и другие свойства.

С этой целью нами были изучены глины следующих месторождений: Губского (Краснодарский край), Каменнобродского, Большеложского (Ростовская область). В данной статье приведены результаты расчетов фазового состава и практическое содержание фаз керамического кирпича, полученного на основе глин с различным химическим и минералогическим составами (табл. 1).

Для производства облицовочного керамического кирпича пластическим формованием в качестве основного сырья используют красножгущиеся легко-

2. Кудрявцева И.Д., Кукоз Ф.И., Балакай В.И. Электроосаждение металлов из электролитов-коллоидов // Итоги науки и техники / ВИНИТИ. Сер. Электрохимия. 1990. Вып. 33. С. 50 - 84.

3. Kudrjavtzeva I.D. High speed electroplating in low concentrated colloid-electrolyte baths // INTERFINISH-96: 14-th World Congress, 11 Sept. 1996. Birmingham UK, 1996. P. 387 - 393.

4. Degtjar L.A., Dubov B.Ju., Kudrjavtzeva I.D., Kukos F.I. The coatings on nickel's basis from low concentrated colloid-electrolytes // Ibid. P. 369 - 375.

20 мая 2002 г.

плавкие глины. Эти глины обеспечивают в процессе их обжига красивый красно-розовый цвет кирпича и благодаря высокой пластичности глины - образование гладкой лицевой поверхности [1]. Однако некоторые глины в процессе производства не образуют гладкую лицевую поверхность кирпича, цвет которого также не отвечает жестким требованиям дизайна. В таком случае исключительно целесообразно применение глазурованного покрытия для улучшения как эстети-ко-потребительских, так и технико-эксплуатационных свойств керамического кирпича.

Методика расчета фазового состава кирпича основана на принципе последовательного выделения фаз с учетом их температуры образования в процессе обжига и возможности кристаллизации при охлаждении, а также образования определенного количества стекловидной фазы.

Прежде всего необходимо установить количество стекловидной фазы, которая образуется из жидкой фазы на стадии спекания кирпича. Для выявления способных к образованию легкоплавких соединений эвтектик рассмотрим диаграмму трехкомпонентной системы К20-А1203-8Ю2 (рисунок, а) и ее фрагмент в области, примыкающей к К2О (рисунок, б) [2]. Как видно из рисунка, при температурах ниже 800 °С образуются легкоплавкие соединения К20-48Ю2 (769 °С) и К20-28Ю2 (720 °С), а также двойные и тройные эвтектики соответственно при температурах 720 и 710 °С, которые и предопределяют количество жидкой фазы. Она после спекания кирпича при охлаждении, как это подтверждается практикой работы заводов, затвердевает в стекловидном состоянии. Исходя из этих соображений, рассчитываем количество стекловидной фазы.

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ)

УДК 666.72.016

ФАЗОВЫЙ СОСТАВ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА ИЗ ГЛИН РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА

© 2003 г. А.П. Зубехин, Н. С. Бельмаз, Е.В. Филатова

Таблица 1

Химический состав керамических масс

Наименование Содержание в керамической массе, % Содержание, % по массе

S1O2 AI2O3 T1O2 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ппп X

Сырьевые материалы

Каменнобродская глина (К) 100 57,9 12, 1 0,4 5,9 4,3 4,9 0,9 1,6 12,0 100

Большеложская глина (Б) 100 63,7 11,4 0,3 6,0 4,1 4,5 0,4 1,1 8,5 100

Губская глина (Г) 60 54,7 14,5 0,2 7,1 2,1 6,4 1,0 3,3 10,7 100

Песок 40 91,8 - - - - - 2,2 2,5 3,5 100

Состав керамических масс

Масса в непрокаленном состоянии (К) 100 57,9 12, 1 0,4 5,9 4,3 4,9 0,9 1,6 12,0 100

Керамический черепок (К) - 64,8 13,7 0,5 6,7 4,9 5,6 1,1 1,8 - 100

Масса в непрокаленном состоянии (Г) 100 69,5 8,7 0,1 4,3 1,3 3,8 1,5 3,0 7,8 100

Керамический черепок (Г) - 75,4 9,4 0,2 4,6 1,4 4,2 1,6 3,2 - 100

Масса в непрокаленном состоянии (Б) 100 63,7 11,4 0,3 6,0 4,1 4,5 0,4 1,1 8,5 100

Керамический черепок (Б) - 69,6 12,5 0,3 6,6 4,5 4,9 0,4 1,2 - 100

25

О-8Ю2 L

30 % К2О

С учетом последовательного взаимодействия кислотных оксидов со щелочными и щелочно-земельными, а также с А1203, ТЮ2, Fe203, 8Ю2 рассчитываем количество образовавшихся фаз: натриевого полевого шпата (альбита) - №20 ■ А1203- 68Ю2, форстерита -2Mg0 ■ 8Ю2, анортита - СаО ■ А1203 ■ 28Ю2, муллита 3А1203 ■ 28Ю2, метакаолинита - А1203 ■ 28Ю2, шпинели -Mg0 ■ Бе203, рутила, приведенных в табл. 2.

Таблица 2

Фазовый состав керамического кирпича в зависимости от химического состава массы

Содержание, % по массе, фаз при

Наименование обжиге керамических масс из глин

фазы губской каменно-бродской большеложской

Стеклофаза 6,55 4,36 11,64

Альбит 9,3 3,38 13,52

Mg0■ Бе203 8,4 8,27 5,76

2Mg0■ 8Ю2 6,8 5,63 5,3

Анортит 24,36 22,34 8,44

Муллит 4,12 5,07 5,1

8Ю2 (своб.) 39,09 56,75 50,87

Водопоглощение, % 14 15,5 17,3

Диаграммы: а - трехкомпонентной системы К2О-А12О3-8Ю2; б - часть диаграммы состояния системы К2О- 8Ю2

Как видно из табл. 2, наибольшее содержание в керамическом кирпиче составляют фазы анортита - от 8,44 до 24,36 % соответственно в большеложском и губском кирпиче и в-кварца - в пределах от 39,09 до 56,75 %. Количество стеклофазы не превышает 11,64 %. Эти фазы в совокупности с другими кристаллическими фазами предопределяют высокую прочность кирпича и водопоглощение не ниже 6 %, обеспечиваю-

а

щие необходимые технико-эксплуатационные свойства кирпича. Наличие повышенного содержания оксидов железа в глинах придает кирпичу приятный терракотовый цвет, что обеспечивает возможность такого кирпича как облицовочного (наряду с приданием ему определенной дизайнерской формы).

Литература

1. Голованова С.П. Физическая химия в технологии художественной обработки материалов: Уч. пособие / ЮРГТУ. Новочеркасск, 2002.

2. Крупа А.А., Городов В.С. Химическая технология керамических материалов: Уч. пособие. Киев, 1990.

5 декабря 2002 г.

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ)

УДК 621.35.8:621.9.047

ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОЙ УТИЛИЗАЦИИ ШЛАМА И СНИЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ВРЕДНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ

ПЕРФОРИРОВАНИИ НИКЕЛЯ

© 2003 г. Н.И. Санников

При электрохимическом перфорировании (ЭХП) в производственных условиях остро стоят экологические вопросы, связанные с утилизацией шламов -продуктов анодного растворения и с высокой токсичностью электролитов за счет накопления в них, например, ионов бихромата или гидроксидов.

Поляризационные кривые, полученные при электрохимической обработке никеля на основе хлорида натрия, показали, что процесс его активного анодного растворения протекает при потенциалах, превышающих потенциалы разряда присутствующих хлор-анионов. Поэтому не исключена вероятность их анодного окисления и, как следствие этого, изменение физико-химических свойств электролита, по крайней мере, в приэлектродном пространстве. С целью выявления изменений, которые претерпевает электролит в процессе перфорации, был проведен качественный анализ продуктов анодного растворения, количественный анализ проработанного электролита, исследовано изменение электропроводности и рН, а также влияние этих изменений на качество обработки и анодный выход по току.

Было установлено, что в процессе обработки при прохождении 12 А ч/л происходит подщелачивание электролита до рН 11,5, после чего рН стабилизируется до рН 10,3 (рис. 1). В растворе образуется светло-зеленый осадок, растворимый в кислотах, и КИ40И.

При воздействии на раствор диметилдиоксимом образуется осадок красного цвета, что характерно для №(0Н)2. Электронографический анализ выявил сильно дефектную структуру №(0Н)2 со значительной аморфностью. При превышении рН 10,3 осадок имеет сложный фазовый состав. Основными продуктами анодного растворения в этом случае являются фазы У - №00Н и №203 -пИ20.

При электрохимической обработке (ЭХО) по мере роста рН наблюдается изменение анодного выхода по току и электропроводности электролита. До рН 9,71 электропроводность за счет повышения концентрации анионов гидроксила увеличивается, затем, по мере накопления продуктов анодного растворения, падает с

величины ж =0,1235 до ж =0,1198 Ом :см 1 . Выход по току при этом уменьшается на 5 % (рис. 2).

рН 11,0 __

10,5 10,0 9,5 9,0

2 4 6 8 10 12 Количество электричества, Ач/л

Рис. 1. Зависимость рН электролита от количества электричества, пропущенного через электролит

12,8--

М 12,4-

0

£ 12,0-

1

о 11,6-и о а

g 11,2-!з

н 10,8-

m

10,4

.. 92

-- 90

88

х1

о4

86

fr

О

н о

с

«

84 | 3

m

10 рН

82

80

12

Рис. 2. Зависимость электропроводности электролита (1) и анодного выхода по току (2) от рН

2

8