Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




13.10.2019


13.10.2019


10.10.2019


10.10.2019


09.10.2019


08.10.2019


08.10.2019


08.10.2019


06.10.2019


06.10.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства

Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства

29.03.2016


Исследования, связанные с применением высоковольтной обработки для активации заводской сырьевой шихты, преследуют цель направленного регулирования свойств керамики.
Результаты проведенных выше исследований по высоковольтной обработке керамических материалов модельных составов дают основание для успешного решения проблемы улучшения качества керамических материалов в технологии заводского производства.
Для проведения исследований была использована заводская сырьевая шихта Томского завода керамических материалов и изделий. Основные технологические операции производства включают подготовку сырьевых материалов, приготовление шликера, приготовление пресс-порошка в распылительной сушилке, формование изделий, сушку и обжиг. Использовался готовый пресс-порошок, взятый непосредственно на заводе после распылительной сушилки. Гранулометрический состав пресс-порошка характеризуется остатками на ситах: № 1 - от 0 до 1,5 %; № 0,5 - 1,5-3,0 %; № 0,25 - 58-64 %; менее № 0,25 -32-40 %. Влажность пресс-порошка составляет 6-8 %. Состав сырьевой смеси 83 % глины, из них 50 % глины Арышевского месторождения; 50 % глины Родионовского месторождения, 17 % стеклобоя электролампового производства и 5 % боя плитки сверх 100 %. Характеристики сырьевых материалов приведены в табл. 6.5-6.8.
Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства
Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства

Глина Родионовского месторождения по минералогическому составу каолинит-гидрослюдистая с преобладанием легкой фракции кварца, полевого шпата. По химическому составу глина кислая с низким содержанием водорастворимых солей.
Из пресс-порошка формовались образцы-цилиндрики диаметром и высотой 15 мм. Отформованные образцы помещались под рабочий проводник высоковольтной электрофизической установки и обрабатывались в течение 5, 10, 20, 30, 40 и 60 мин. Готовилась также контрольная серия образцов. Напряжение на рабочем проводнике составило 60 кВ, его диаметр — 1,7 мм. Расстояние от рабочего проводника до объекта активации оставалось неизменным при всех проводимых экспериментах. Последующий режим термической обработки образцов был приближен к типичным условиям обжига при производстве плиток для внутренней облицовки, а именно скоростной обжиг в течение 35 мин при температуре 1050 °С, который характерен для обжига в роликовых конвейерных печах.
Обожженные образцы испытывались на прочность при сжатии. Результаты испытаний приведены на рис. 6.33.
Превышение прочности активированных образцов над прочностью контрольных при времени обработки 20 и 40 мин составляет 35 и 20 % соответственно.
При повторении эксперимента и снижении температуры обжига с 1050 до 1000 °C наблюдается аналогичный ход кривой (рис. 6.33, кривая 2). При времени обработки 20 и 40 мин превышение прочности активированных образцов над прочностью контрольных составило 72 %.
Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства

Обращает на себя внимание тот факт, что изменения прочности образцов в зависимости от времени активации аналогичны ранее установленным при высоковольтной активации материалов модельного состава.
Из сравнения данных по прочности контрольной серии при обжиге 1050 °C и активированных образцов при обжиге 1000 °C следует, что высоковольтная активация отформованных образцов обеспечивает снижение температуры обжига практически на 50 °С.
Проведенные микроскопические исследования данных групп образцов (с помощью растрового микроскопа) показали различия в структуре материалов. Активированные образцы имеют более спекшуюся структуру по сравнению с контрольными (неактивированными) образцами как при температуре 1000, так и 1050 °С. Снимки шлифованных поверхностей образцов при 100-кратном увеличении приведены на рис. 6.34—6.37.
Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства

Измерения объема пор керамических образцов с помощью ртутной порометрии показали изменения пористости в зависимости от времени высоковольтной обработки (рис. 6.38).
Результаты проведенных исследований подтвердили возможность получения керамических материалов полусухого прессования с заданной структурой и свойствами при использовании высоковольтной активации коронным разрядом до стадии обжига.
Установленные закономерности изменений свойств керамических материалов от энергетических и временных парам энергонагружения связаны с рядом факторов.
Во-первых, немаловажным является, какая из форм коронного разряда (лавинная или стримерная) имеет место в принятом режиме высоковольтной обработки.
Во-вторых, при длительном наложении электрического поля к телам в них происходит накопление электрических зарядов, что вызывает неравномерное пространственное и временное изменение напряженности в объеме.
Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства

В результате появляются зоны, где напряженность электрического поля больше, чем расчетное значение напряженности, определяемое конфигурацией электродов. В большей мере эта пространственная и временная нестационарность свойственна материалам, обладающим большой структурной неоднородностью, что присуще нашим объектам обработки.
В-третьих, известно, что изменение напряженности электрического поля носит во времени колебательный характер со сменой знака заряда. При этом выделяют три режима в характере изменений этих колебаний. He исключен вклад данного фактора в колебательный ход графиков зависимостей свойств керамических материалов от времени обработки отформованных образцов.
В-четвертых, следует, кроме того, иметь в виду при регулировании времени энергонагружения отформованных образцов в технологии высоковольтной активации, что поверхностные и объемные изменения объекта обработки связываются как с изменением деформационной и дипольной поляризацией в условиях формирования двойного слоя на границе раздела фаз, так и с деформацией последнего при одновременном изменении диэлектрической проницаемости всей системы в целом. Указанные процессы и дают столь сложную картину изменения структуры и свойств керамических образцов от условий энергонагружения.
Проведены исследования на сырьевой массе Богашевского завода ТОО «Майолика». В качестве сырьевой массы было использовано готовое глиняное тесто для пластического формования образцов влажностью 28-29 %. Состав сырьевой смеси включал 73 % глины Вороновского месторождения, 11 % песка, 13,5 % нефелина и 2,5 % диопсида. Характеристика сырьевых материалов приведена в табл. 6.9-6.13.
Из глиняного теста формовались образцы-кубики размером 2,5x2,5x2,5 см. Отформованные образцы помещались под рабочий высоковольтный проводник и обрабатывались в течение 5, 10, 20, 40 мин. Затем они сушились в естественных условиях при комнатной температуре и досушивались в сушильном шкафу при температуре 100-110 °C в течение 2,5 ч. Далее образцы обжигались в электрической печи при температуре 800 °С. Результаты испытаний приведены на рис. 6.39.
Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства
Регулирование свойств керамических материалов при использовании высоковольтной обработки сырьевой шихты в заводской технологии производства

Как видно из рис. 6.39, зависимость прочности образцов от времени высоковольтной активации носит практически линейный характер. Превышение прочности активированных образцов над прочностью контрольных достигает 62 %.
В принятых методах активации керамических масс концептуально реализуются различия в условиях их энергонагружения. Это позволяет рационально и направленно регулировать формирование структуры и свойств керамических материалов. При этом формирование структуры керамических материалов следует рассматривать как активный объект, обладающий избирательным откликом на принятые в исследованиях электрофизические воздействия.
В технологии высоковольтной активации как сырьевых смесей, так и отформованных керамических образцов последействия обязаны, с одной стороны, распределению электрического поля по компонентам объектов обработки, которое связано с их диэлектрической проницаемостью (или удельной объемной проводимостью в зависимости от типа коронного разряда), а с другой стороны, нельзя не учитывать при этом роли слабомагнитных веществ в объекте активации. Слабомагнитные вещества, проявляя парамагнетизм или диамагнетизм, способны закрепить изменения, которые они получили под действием сильных полей.
В результате оценки прочности керамических образцов пластического формования при высоковольтной активации сырьевых смесей получены основные изменения прочностных показателей в зависимости от режимов обработки.