CC BY
33
УДК 666. 596
Акимутина Ю. В., Захаров А. И., Кривощепов А.Ф., Андрианов Н.Т.
ПОВЫШЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ШЛИКЕРОВ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Акимутина Юлия Владимировна, магистрант 1 курса факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов, e-mail: v.akimutina@vandex.ru;
Захаров Александр Иванович, к.т.н., доцент кафедры химической технологии керамики и огнеупоров;
Кривощепов Александр Филиппович, к.т.н по специальности коллоидная химия, доцент кафедры технологии химико-фармацевтических и косметических средств,
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Андрианов Николай Трофимович, к.т.н. специалист
ЗАО Лобненский Завод Строительного Фарфора, Лобня (Московская область), Россия 141730, Московская область, город Лобня, Силикатная улица, 2
Цель работы - выбор вида и количества электролитов для повышения характеристик шликеров при литье санитарно - технических изделий. Исследовано комплексное влияние электролитов на технологические параметры. Определены реологические свойства, скорость набора черепка, коэффициент загустеваемости, время истечения шликера по Форду, а также концентрации электролитов (жидкое стекло, Dolapix, УЩР), обеспечивающие благоприятное проведение технологического процесса.
Ключевые слова: шликер, гипсовая форма, вязкость, текучесть.
THE IMPROVEMENT OF COASTING CHARACTERISTICS OF THE SLURRIES FOR CASTING OF SANITARY PRODUCTS
Akimutina Y.V., Zakharov A. I., Krivoshepov A.F.,Andrianov N.T. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia ZАO, Lobnensky Plant of Construction Porcelain, Lobnya, Russia.
The purpose of the work is to select the type and quantity of electrolytes to increase the characteristics of the slurries during casting. The influence of electrolytes on the comprehensive technological parameters. The rheological properties, speed of set of mass, thickening ratio, the expiry time of the slip (by Ford) were determined, as well as concentrations of electrolytes (liquid glass, Dolapix, Lignin-alkaline reagent) providing favorable conduct of the technological process.
Keywords: slip, gypsum mold, viscosity, fluidity.
Формование фарфорового полуфабриката методом литья представляет собой сложный технологический процесс, важное место в котором занимает литейный шликер с оптимальными свойствами, от чего в большой степени зависит длительность формования, качество полуфабриката и готовой продукции. Формовочная масса для производства санитарно-технических изделий содержит ~ 50 % пластичных материалов: каолинов и глин, которые способны при взаимодействии с разным количеством воды образовывать пластичные массы или суспензии (шликеры), в зависимости от концентрации жидкой фазы.
Свойства шликера зависят от вязкости, плотности, диэлектрической проницаемости, дипольного момента молекул жидкости, характера взаимодействия жидкости с материалом, агрегативной и седиментационной устойчивости материала в жидкости и т.п [1]. Необходимо, чтобы керамический шликер сочетал в себе определенный вещественный и химический составы дисперсной фазы, обладал высокой текучестью при
минимальной влажности и хорошими фильтрационными свойствами, а также был устойчивым к расслаиванию. Образованная отливка должна легко выходить из гипсовой формы, иметь хорошие прочностные характеристики и гладкую поверхность. На разные типы масс, в зависимости от химического состава, происхождения сырья, разжижающие средства (электролиты) оказывают разное влияние, которое зависит от вида катиона, аниона и их взаимодействия [2].
На Лобненском заводе строительного фарфора для разжижения шликеров традиционно используют набор электролитов, включая жидкое стекло, соду техническую кальцинированную, углещелочной реагент (УЩР) и Dolapix. Принятые по технологическому регламенту концентрации электролитов создают приемлемые для литья суспензии, имеющие достаточные показатели текучести и загустеваемости, но не всегда обеспечивают высокую скорость набора массы.
Важной характеристикой процесса литья является скорость водоотдачи шликера в пористую
форму, так же связанная с ней скорость образования слоя массы на стенке формы. На начальный момент заливки шликера в сухую форму массоперенос воды в гипсовую форму имеет наибольшую скорость, а по мере увеличения толщины слоя массы (повышения влажности формы) и его гидравлического сопротивления скорость массопереноса уменьшается [3]. Для определения набора массы используются гипсовые формы в виде полусферы с площадью внутренней поверхности 100 см3.
Целью настоящей работы является оптимизация технологических свойств, используемых на заводе шликеров, на основе изучения комплексного влияния на них количества и соотношения электролитов. Объектами изучения послужили те же электролиты, что используют на заводе.
Вязкость шликеров определена на воронке Форда по времени истечения 80 мл суспензии влажностью 34 % через отверстие с диаметром 4 мм. Изменение вязкости шликеров с повышением концентрации электролитов для жидкого стекла, УЩР и Бо1ар1х имеет широкий диапазон постоянного и невысокого значения (~ 10 с), в то время как для соды (Рисунок 1) это изменение носит более иглоподобный характер, при этом вязкость шликеров значительна (время истечения более 20 с).
Учитывая, что для изменения времени набора полуфабриката в гипсовой форме надо регулировать тиксотропию в определенных приделах, в качестве оптимальной концентрации добавки выбрана не та, что соответствует самой низкой вязкости, а предшествующая ей. Для жидкого стекла соответствовала концентрации - 0,5 %, для УЩР -0,64 %, для Бо1ар1х - 0,71 %. Именно эти концентрации выбраны в качестве основы при составлении комплексной добавки. Сода из состава комплексной добавки исключена, так как в случае небольшой неточности при её дозировке может резко измениться вязкость, что приведет к нарушению технологического процесса.
Добавка УЩР ■ Добавка С'0|ар х —До&авка ж.стекла — До&авка сода
—*— Добаака жстекго + УЩР + ПЫ:.[: к
о
аЗ 0,5 0,7 0,? 1Д 1,3 1,5 1,7
г электролита /ЮОгмассы
Рис.1. Вязкость шликеров с разными добавками электролитов
Комплексная добавка электролитов оказывает наилучшее влияние на текучесть шликера по сравнению с влиянием каждого электролита по отдельности, а также дает самый широкий интервал разжижения. Наряду с дефлокуляционными эффектами, характерными для отдельных компонентов, отмечается эффект синергизма -усиление действия компонентов при их совместном введении [4, 5]. В производстве удобен электролит с большей площадкой.
Исследованы шликера с добавкой: 0,18 % Dolapix, 0,13 % жидкое стекло, 0,16 % УЩР, время истечения составило 10 секунд (Шликер I) и с добавкой: 0,14 % Dolapix, 0,1 % жидкое стекло, 0,12 % УЩР, время истечения 20 сек (Шликер II). Оценили их реологическое поведение с помощью ротационного вискозиметра «Реотест». Определение физических величин (вязкости, напряжения сдвига) позволяют осуществлять более качественный контроль параметров.
На рисунке 2 представлена зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига (а) и зависимости скорости сдвига от напряжения сдвига (б) приготовленных шликеров.
а) —"—Добавка 0.13 %ж.стекпо. 0.18 % Dolapix: 0 16 % УЩР(10 сек) — Добавка 0.1 % ж стекло 0.14 % Dolapix: 0.12 % УЩР (20сек)
|_\___________
V
\ ^
0 •
0 200 400 600 300 1000
Скорость сдвига, с-1
Добавка 0.13 % ж стекло 0 18 % Dolapix: 0 16 % УЩР (10 сек) Добавка 0.1 % ж стекло: 0.14 % Dolapix: 0,12 % УЩР (20сек)
О 10 20 30 40 50 60
Напряжение сдвига. Па
Рис.2. Эффективная вязкость шликеров(а) и напряжения сдвига (б)
У шликера I по сравнению со шликером II при одинаковой скорости сдвига эффективная вязкость меньше, напряжении сдвига меньше. Шликера обладают тиксотропным поведением, у них увеличивается скорость сдвига и резко падает вязкость.
Технологические
Сравнение технологических параметров заводского и экспериментального составов (Таблица) показывает преимущества предлагаемых составов, прежде всего по набору массы (увеличена ~ в 2 раза).
Таблица
1аметры шликера
Свойсва Заводской шликер Шликер I Шликер II
Время истечения по 39 10 20
Форду
Набор массы (г/см2) 0,25 0,4 0,46
(5 мин)
Кз 2,2 1,4 1,6
Выводы и рекомендации
1) Учитывая характер влияния соды на разжижение, её содержание в составе шликера должно быть минимальным или вообще исключено.
2) Для дальнейших заводских испытаний рекомендовать комплексную добавку электролитов: 0,14 % Dolapix, 0,1 % жидкое стекло, 0,12 % УЩР.
Список литературы
1. Добровольский А. Г. Шликерное литье, изд. 2-е доп. и перераб. «Металлургия», 1977. -240 с.
2. Н.Т. Андрианов, В.Л. Балкевич, А.В. Беляков, А.С. Власов, И.Я. Гузман, Е.С. Лукин, Ю.М. Мосин, Б.С. Скидан
Химическая технология керамики: Учеб. пособие для вузов / Под ред. И.Я. Гузмана. -М.: ООО РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2011 - 496 с.
3. Августиник А.И. Керамика.Изд.2-е,-Л: Стройиздат,1975. -592с.
4. Гальперина М.К., Колышкина Н.В. Исследование реологических свойств глинистых шликеров // Тр. Ин-та: Исследования по разработке новых составов масс, глазурей и красителей / НИИстройкерамика, 1983. - с. 5 - 16.
5. Разжижение керамического шликера комплексными добавками/ Шаповалов Н. А., Слюсарь А. А., Слюсарь О. А., Полуэктова В. А. // Стекло и керамика- 2005, №8.
