Электрокинетический потенциал глиняных масс и его влияние на технологические свойства керамических материалов

Скворцов, Александр Владимирович

Электрокинетический потенциал глиняных масс и его влияние на технологические свойства керамических материалов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

Скворцов, Александр Владимирович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.11 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Электрокинетический потенциал глиняных масс и его влияние на технологические свойства керамических материалов»

Автореферат диссертации на тему "Электрокинетический потенциал глиняных масс и его влияние на технологические свойства керамических материалов"

/ На правах рукописи

0034ьои^

Скворцов Александр Владимирович ^

Электрокинетичсский потенциал глиняных масс и,его влияние на технологические свойства керамических материалов

02.00.11 - коллоидная химия и физико-химическая механика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ДЕК 2009

Казань - 2009

003488051

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Хацринов Алексей Ильич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Коробков Александр Михайлович

кандидат химических наук Ануфриева Светлана Ивановна

Ведущая организация: ФГУП «Центральный научно-

исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых» (г. Казань).

Защита диссертации состоится «17» декабря 2009 г. в 16 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.080.05 при Казанском государственном технологическом университете (420015, г. Казань, Республика Татарстан, ул. К.Маркса, д. 68), зал заседаний Ученого совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан « /6 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.х.н., доцент

Потапова М. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Строительная керамика - большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений. Основным сырьем для производства керамических материалов и изделий являются глины. В последнее время развернулись научно-исследовательские работы, направленные на усовершенствование технологии и повышение качества керамических изделий, получаемых методом пластического формования. По результатам всестороннего изучения процессов и явлений, происходящих во время сушки свежесформованных керамических образцов, можно обеспечить снижение длительности технологического цикла, а также повысить качество изделий. Для этого нужно изучить природу поверхностных сил взаимодействия глинистых частиц с водой. Правильная оценка пластичности и структурно-механических свойств возможна лишь при уяснении физико-химической сущности процессов, протекающих в глинах при увлажнении, поэтому вопрос о характере взаимодействия воды с твердой фазой системы глина-вода является одним из основных, имеющий большое практическое и теоретическое значение.

Глина и сырье, используемое в керамической промышленности, являются высокодисперсными системами. При затворении их водой и придании массе определенной пластичности образуется коллоидная система. В технологии производства керамических материалов дообжиговые свойства глин и добавок, используемых в производстве, играют одну из ключевых ролей. Существует множество способов определения отдельных свойств глин, но на данный момент не существует единого метода определения таких основных параметров глинистых материалов, как пластичность, критическая влажность, градиент влажности, усадка, чувствительность к сушке, формовочная влажность, что существенно замедляет работу заводских лабораторий.

Таким образом, рассмотрение процесса формирования керамической шихты, а так же процессов сушки целесообразно рассматривать с точки зрения коллоидной химии в сочетании с определением технологических параметров сырья.

В данной работе изучались электроповерхностные явления глиняных масс с содержанием различных добавок природного сырья (диатомита, речного песка, известняка и глины с повышенным содержанием высокодисперсного кальцита) для производства керамических изделий, в частности керамического кирпича на базе существующего предприятия ОАО «Керамика синтез».

Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база на 2007-2010 год» (Программа 53) Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Определены электрокинетические потенциалы глиняных масс и выявлена их взаимосвязь с сушильными свойствами глинистых минералов.

2. Проведено комплексное исследование глинистых минералов месторождений Шеланга, Жуково и Берлек.

3. Разработана универсальная методика определения формовочной влажности, усадки, критической влажности, градиента влажности, чувствительности к сушке, а так же пластичности сырья и шихт, используемых в керамической промышленности.

4. Разработан способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов.

Практическая значимость.

В настоящее время промышленность керамических материалов бурно развивается. Стройиндустрия предъявляет все более высокие требования к керамическим материалам. Поэтому возникает необходимость вовлечения в производство новых месторождений глинистых минералов. Эта задача может быть эффективно решена путем целенаправленного регулирования технологических параметров по коллоидно-химическим свойствам исходного сырья.

1. По результатам анализа электрокинетических потенциалов глиняных масс предложены составы шихт для изготовления керамического кирпича из глин месторождения Шеланги РТ.

2. Разработана методика прогнозирования критической влажности глинистых материалов по их электрокинетическим потенциалам.

3. Предложен способ регулирования технологических параметров в производстве керамического кирпича.

4. Разработана программа расчета пластичности глиняных масс по кривой сушки.

Цель работы. Разработать способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам исходных материалов.

Задачи:

1. Определить электрокинетический потенциал глинистых материалов.

2. Разработать методику определения дообжиговых технологических свойств сырья используемого в керамической промышленности (формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так же пластичность сырья и шихт).

3. Определить взаимосвязь между сушильными свойствами шихты и технологическими режимами ее переработки в керамические изделия.

На защиту выносится следующие результаты:

1. Результаты измерений электрокинетических потенциалов глинистых масс месторождения Шеланга РТ.

2. Методика расчета критической влажности по величине ¿¡-потенциала.

3. Способ регулирования технологических параметров по составу и коллоидно-химическим свойствам исходного сырья.

4. Программа расчета дообжиговых технологических свойств сырья используемого в керамической промышленности (формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так же пластичность сырья и шихт).

Апробация работы

Основные результаты работы обсуждались на научно-практическом семинаре «Перспективы развития химической и нефтехимической промышленности в Республике Татарстан» (г.Казань, 2007), на V Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Химическая технология неорганических веществ и материалов» 2005 г., на научной сессии КГТУ за 2008 год, на VI Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Химическая технология неорганических веществ и материалов» 2007 г.

Личный вклад автора

Скворцов А.В. определил электрокинетические потенциалы глиняных масс и выявил взаимосвязь электрокинетического потенциала с сушильными свойствами глинистых минералов, позволяющую прогнозировать сушильные свойства материалов. Разработал универсальную методику определения формовочной влажности, усадки, критической влажности, градиента влажности, чувствительности к сушке, а так же пластичности сырья и шихт, используемых в керамической промышленности. Разработал способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов. Разработал программу расчета пластичности при помощи построения кривой сушки. Лично проводил экспериментальное подтверждение данных аспектов.

Публикации автора

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в виде статей - 3 (в том числе из списка, рекомендованных ВАК - 2), тезисов докладов - 4.

Обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 95 источников и 13 приложений; изложена на 200 страницах, содержит 86 рисунков и 26 таблиц.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов базируется на большом объеме выполненных экспериментов и подтверждена совпадением теоретических и экспериментальных данных. Построенные кривые сушки и определенные с их помощью технологические характеристики сырья коррелируют со значениями электрокинетического потенциала, а также имеют непосредственную связь с исследованиями РКФА и 1СР-спектрометрии сырья.

Основное содержание работы

Во введении обоснована целесообразность и актуальность рассмотрения процесса формирования керамической шихты, а так же процессов сушки с точки зрения коллоидной химии.

Поставлена цель разработки способа регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов.

В первой главе диссертации приведен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы посвященной коллоидно-химическим свойствам сырья керамической промышленности.

Рассмотрен минеральный состав частиц глинистых грунтов, классификация форм влаги.

Рассмотрена обменная способность глин, где представлен характер взаимодействия частиц глины друг с другом и с окружающей их водной средой в системе глина-вода.

Рассмотрена гигроскопичность глиняных пород с различной минералогической составляющей насыщенных различными катионами.

Подробно рассмотрены свойства прочносвязанной воды, а так же количественные соотношения различных форм влаги в глине и влияние ее на скорость сушки.

Рассмотрено физико-химическое взаимодействие твердых частиц глинистых грунтов с водой и как следствие этого взаимодействия образование глинистой частицей двойного электрического слоя.

Рассмотрена устойчивость и коагуляция коллоидных силикатных систем в зависимости от изменения ^-потенциала.

Рассмотрена обменная адсорбция глинистых грунтов, где описаны влияющие на нее факторы.

Также рассмотрена кривая Бигота - одна из наиболее важных характеристик, используемых, для прогнозирования процесса сушки глины.

Во второй главе приведены основные объекты и методы исследования.

В качестве основного объекта исследования была выбрана глина месторождения Шеланга. Для сравнения использовалась карбонатная глина того же месторождения с примесью кальцита (10±2%), доломита (3±1%). Добавками являлись: диатомит (Инзенский), песок речной (Шеланга), известняк (Камско-Устьенский), глина Максимковского месторождения (с повышенным содержанием кальцита 20%).

Для подтверждения технологических параметров сырья полученных путем построения кривой сушки были дополнительно выбраны светложгущиеся и красножгущиеся глины месторождений Жуково и Берлек, Республики Татарстан.

В главе 3 были изучены электроповерхностные свойства глиняных масс с содержанием различных добавок (природного сырья) для производства керамических изделий, в частности керамического кирпича.

Для выяснения роли поверхностных явлений "в системе глина-вода были определены электрокинетические потенциалы для исследуемых компонентов и шихт.

Электрокинетический потенциал был определен осмотическим методом и не являлся постоянной величиной для какой-либо глины, поэтому для получения усредненных значений ^-потенциала проводились несколько параллельных опытов с отмывкой и повторным заполнением прибора после каждог о эксперимента. Ошибка составила не более 7 %.

В качестве основного объекта исследования была выбрана полиминеральная глина месторождения Шеланга (ОГ). Для сравнения рассматривалась полиминеральная глина (ЗГ) с содержанием кальцита (10±3%) и доломита (3 ± 1 %) того же месторождения. Для установления характера зависимости ^-потенциала от состава шихты были приготовлены композиции с соотношением глин от 0 до 100% по массе. Результаты расчетных значений £-ногенциала представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Зависимость ^-потенциала от состава шихты системы ЗГ -ОГ

Шихта,% ЗПОО ог- ЗГ90 ог- ЗГ80 ог- ЗГ70 ог- ЗГ60 01-ЗГ50 ОГ-ЗГ40 ОГ-ЗГЗО ОГ-ЗГ20 ог- зпо опоо

Потенциал, мВ -42,72 -42,64 -39,73 -38,45 -37,86 -37,59 -36,75 -35,06 -34,75 -33,38 -33,27

состав шихт.1 о

V -К ■ Е-"-*"

в , р. " "......

1> -41 ; ________

| .«3 : С"" И

Рисунок I- зависимость ¿¡-потенциала от состава шихты системы ЗГ-ОГ На рисунке 1 представлена графическая зависимость ^-потенциала системы глин (ЗГ - ОГ) от количественного соотношения компонентов. Видно, что все значения ^-потенциала исследуемых масс лежат между значениями отдельных компонентов: - 42,72 мВ и - 33,27 мВ соответственно. £ -потенциал определяют как потенциал границы скольжения фаз, отсчитываемый от уровня в жидкой фазе, достаточно удаленного от границы раздела. Точно не известно, где проходит граница скольжения по отношению к ДЭС: либо на границе раздела между адсорбционным и диффузным слоями, - в этом случае лишь первый слой не будет перемещаться относительно твердой фазы при течении жидкости, либо граница скольжения смещена глубже в жидкую фазу, оставляя часть ионов диффузного слоя в неподвижном гидродинамическом слое жидкости. Так или иначе с достаточной уверенностью можно сказать, что та часть воды,

которая остаётся неподвижной при течении жидкости, и есть прочно связанная вода, толщину слоя которой показывает ^-потенциал.

Из сказанного выше можем сделать вывод, что количество прочно связанной воды в глине (ЗГ) больше, чем в (ОГ) (таблица 1). Удаление прочно связанной воды в процессе сушки глинистых материалов не сопровождается усадкой последних. Этот факт подтверждается данными из построенных кривых сушки для данных композиций. Значения формовочной влажности, усадки и критической влажности представлены в таблице 2.

Таблица 2 - сушильные характеристики системы глин ОГ-ЗГ

Состав шихты, % Усадка,% Формовочная влажность, % Критическая влажность, % Формовочный градиент влажности, %

1 2 3 4 5

ОПОО% 9,3 25,3 5,7 19,7

ОГ90% ЗП0% 8,9 22,8 5,6 17,2

С>Г80% ЗГ20% 8,8 21,7 6,1 15,6

ОГ70% згзо% 8,8 24 5,9 18,1

0гб0% ЗГ40% 8,4 23,6 6,1 17,5

(ЭГ50% ЗГ'50% 7,8 22,3 7,8 14,5

0г40% ЗГ60% 7,7 22,2 7,8 14,4

ОГЗО% ЗГ70% 7,2 19,9 8,9 И

ОГ20% ЗГ80% 7,1 21,4 9,1 12,3

ОПО% ЗГ90% 6,2 20,6 9,6 11

ЗП00% 5,8 19,9 10,2 9,8

уравнение зависимости технологического параметра от потенциала у = 0,3438х + 20,701 у = 0,403 8х + 37,284 у = -0,4988х -11,163 у = 0,9016х + 48,429

достоверность аппроксимации = 0,9699 = 0,6067 = 0,9091 К'= 0,8121

Из таблицы 2 видно, что усадка глины (ОГ) составила 9,3 %, усадка глины (ЗГ) - 5,8 %. То есть при переходе от ОГ к ЗГ усадка уменьшилась. По - видимому это связано с содержанием в ЗГ карбонатов, которые могут: во-первых, выступать в качестве отощителей; во-вторых, выступать источниками двухвалентных катионов, преимущественно Са2+, которые будут активно участвовать в ионообменной адсорбции. Чем больше валентность катионов, участвующих в ионообменной адсорбции, тем сильнее будет электростатическое притяжение между ионами диффузного слоя и поверхностью частицы, тем сильнее будет прижат диффузный слой к поверхности последней, тем он будет тоньше. Данные 1СР - спектрометрии для глин ОГ и ЗГ показывают незначительное различие в содержании таких оксидов как: А1203, Ре203, РеО, МпО, МдО, Ыа20, и К20, наличие же СаО в ОГ составило 1,26 % на абсолютно сухую навеску, в то время как содержание СаО в ЗГ - 7,95 %. К тому же измерение рН-среды фильтратов суспензий

глин дало следующие значения: для глины (ЗГ) рН=7,99 при Т=27 °С, для ОГ рН=7,69 при Т-27 °С. Одним из факторов, влияющих на обменную адсорбцию глинистых грунтов является концентрация солей в растворе, окружающего частицы грунта. Чем концентрация больше, тем больше катионов вступаег в обменную реакцию. Следовательно, в глине (ЗГ) обменная адсорбция катионов будет идти интенсивнее, сжимая дуффузный слой. Значит, большая часть воды, необходимая для затворения глины (ЗГ) до формовочной влажности, пойдет на образование прочно связанной воды, а меньшая - на образование диффузных слоев и свободной воды. Следовательно, для затворения глины ЗГ воды потребуется меньше. Это предположение подтверждается значениями формовочной влажности и градиента влажности для рассматриваемых глин (таблица 2). Формовочная влажность глины (ОГ) составила 25,3 %, для ЗГ она оказалась равной 19,9 %. Градиент влажности соответствует количеству свободной и рыхло связанной воды, при переходе от ОГ к ЗГ он уменьшился с 19,7 до 9,8 %.

На кривой сушке точка критической влажности соответствует промежуточной воде, то есть влажности, при достижении которой дальнейшая сушка материала не сопровождается усадкой. По нашей терминологии промежуточная вода есть прочно связанная. Значения критической влажности это подтверждают (таблица 2). Для глин ОГ и ЗГ она составила 5,7 % и 10,2 % соответственно.

Таким образом для системы глин ОГ - ЗГ прослеживается прямая зависимость между значениями £-потенциала и критической влажностью. Нами было выведено уравнение, описывающее эту зависимость, а также уравнения аналогичных зависимостей ддя других сушильных технологических параметров глин. Полученные математические функции отраженны на рисунке 2 и в таблице 2.

35.00

30.00 ¡8 Формооочны й градиент

25,00 л»ю>илос ;и, %

20,00 1 Л • 2 •Усадка,%

15.00 X п ♦ Кригичосхон

' э а> 1-е ояажнос1ь,%

10,00 . 3 К Формопочна

500 ¡3 : г И 0/1 й)11 ноегь, %

•0,00 ' > -З^СО

•5.00

■44Д] -42,00 -40.00 -38,00 -36,М -34, М

Значения {-потенциала, мВ

Рисунок 2 зависимость технологических параметров от ¡^-потенциала для соотношений глин ОГ-ЗГ

Также была определена достоверность полученных данных методом аппроксимации. Результаты были сведены в таблицу 2, из которой видно, что уравнение, полученное для данной системы глин, в частности для критической влажности, имеет высокий критерий адекватности (0,91) и

достоверно определяет полученную зависимость. Здесь же можно отметить не менее высокие значения точности для таких параметров как, усадка (0,97) и градиент влажности (0,81). Следовательно, на практике, в заводской лаборатории можно прогнозировать сушильные параметры конкретно рассмотренной композиции глин, используя значения электрокинетического потенциала, зная лишь значения технологических параметров исходных компонентов.

Глины в чистом виде, как сырьё для производства керамических изделий, вследствие большой усадки используются редко. Для снижения усадки в рассмотренные выше глины вводили диатомит (Инзенский), песок речной (Щеланга), глину с повышенным содержанием кальцита (Максимковского месторождения), известняк (Камского-Устья). С этими добавками были приготовлены шихты и проведены аналогичные исследования.

Глава 4 посвящена изучению сушильных свойств глин ОГ и ЗГ, а также шихт, приготовленных на их основе, путем введения в глины различных добавок.

Важным технологическим параметром сушки являются критическая влажность глиняных изделий, так как она определяет прекращение усадки, и влияет на значение градиента влажности, который определяется как разность между формовочной и критической влажностью. Градиент влажности отвечает за опасный участок ухода влаги из материала, так как в этот период происходит усадка, и материал подвергается всевозможным внутренним и наружным напряжениям. Поэтому нами были рассмотрены критическая влажность и градиент влажности глин, а также композиций, приготовленных на их основе, построены кривые сушки по примеру, представленному на рисунках 3,4.

ОГ70-ДЗО

Воздушна* усади, % Начальна» 1лаж*ос»», * Критичос»* «лажность, 4 Градиент «лохм ест и, % Число пластичности. % КМффицийнт чуастаиталкност*

Нл1 зз » вЛ о « 39.2 V , 1в.в

г»1а в

Р * 34.059 Кс„ - 1.123

Коэффициент чуаетаительиости

Мапочуаетаител ьиыв

Сред«ечуктаит«т»ныв

Бмохочуастаиталонма

Нелтетичи*« Р <6.3 Мал о пластичные Р »6.3-14 ? Умеренном« стмчные Р «14.7-31.5 Средналластичмыа Р«31 5-51 5 Высоивлласттмы* Р >51.5

Рисунок 3 - Кривая сушки с определенными технологическими параметрами для композиции ОГ70 - ДЗО

воздушная усадка. К На чалы« ая влажность, % Критическая и Г раднаит и

Коэффициент чуастаиталкиоет*

Н*» 1в . 4.1 УУМ о о 17.9

. 12.939 . •• 0.664

Коэффициент чуастаиттвлкяостн

Пв «рмоА сушки Г/ «шхуаст ант«л в не* К^«!.! Ср4дм»чувста»т«яьныа * сЛ*

Вьсохочуастаитвля»1« Ке(,»

Плалтичк-ост» г>о «риазй сушки

К* пластичны« Р <6.3 Мало пластичные Р «6.3-14.7 Уиараннопластичяыа Р «14 7-31.5 Срадквпластинныа Р«315-51.5 высокопгисгичныа Р >313

Рисунок 4 - Кривая сушки с определенными технологическими параметрами для композиции ЗГ70 - ИЗО

Для определения более полной зависимости критической влажности и градиента влажности от количества вводимой добавки были построены графики, которые были отражены на рисунках 5-6.

По ним видно, что добавка кварцевого песка (П) в сравнение с диатомитом (Д) незначительно увеличивает критическую влажность, но лучше снижает градиент влажности глин (рис. 5 Б, Г; рис.б Б, Г).

В свою очередь добавка Максимковской глины (М) увеличивает значение критической влажности для глины ОГ в большей степени, чем для глины ЗГ, ввиду содержания в последней 10±2% кальцита, тогда как в глине ОГ кальцита всего 1,26% (рис. 5 А, В).

В тоже время градиент влажности для глины ОГ практически не изменяется, а для глины ЗГ растет с увеличением концентрации добавки глины (М), что отрицательно влияет на сушильные свойства шихты (рис. 6 А, В).

Введение известняка (И) приводит к увеличению критической влажности в глине ОГ и незначительно снижает ее при введении в глину ЗГ, что можно увидеть на графиках, представленных на рисунке 5 (А,В). Градиент же влажности для рассмотренных глин при введении известняка уменьшается в отличие от добавки Максимковской глины (рисунок 6). Это обусловлено значительным содержанием монтмориллонита в последней -43%.

4 "

10 20 30 <50 50 СО 70 30 00 100

содержание д< »(Заики. %

Й м

>0 г»и йог ни

лОГ'ЗГ

й. о -с

я 0 10 ¡0 5Г;

♦ ОПП 3 0Г»Д

¡0 60 70 80 90 100

содержание добавки, "и

Й ы "

% 1?

V зг.и аэг»м * ЗГгОГ

20 1

10 -ф—ь ф

содержание дооапки.'

о ю -?о зо ло :с гл ?о зо оо юо содержание добавки, %

в г

Рисунок 5 - Зависимость изменения критической влажности от количества добавки в глину ОГ (А,Б) и ЗГ (В,Г)

К 30

го ю ао оо /о 3*' чо юо содержание добапкп.11 о

В 20 'Т-Ц..'"1

£ о

* ог»п

ОГ1Д

10 20 .*0 ло Г,П ЕС Л) 80 '>0 100

содержание дооивки. 0 о

5 »

С р 8 10 +

НЗГ-М л ЗГ ■ ОГ

♦ ЗГ'П :)ЗГ.Д

10 20 йО 50 60 70 80 00 100 содержание добавки, "о

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

содержание добавшг. %

Рисунок 6 - Зависимость изменения градиента влажности от количества добавки в глину ОГ (А,Б) и ЗГ (В,Г)

Согласно предложенной методике построения кривой сушки были определены такие сушильные дообжиговые параметры материала, как критическая влажность, градиент влажности, начальная влажность, воздушная усадка. Также предложенная методика позволила выявить такие

важные дообжиговые технологические параметры, как пластичность и чувствительность к сушке.

Это позволит упростить анализ сырья и шихт используемых в производстве керамических материалов, а также сократить время получения необходимых результатов, применив единую методику определения дообжиговых параметров сырьевых материалов.

В главе 5 была осуществлена проверка разработанной методики определения дообжиговых технологических свойств сырья на глинах месторождения «Жуково» и «Берлек» (32 пробы Жуково и 25 проб месторождения Берлек). Сырье данных месторождений в настоящее время разведывается для производства керамического кирпича различной цветовой гаммы и должно соответствовать всем нормам и требованиям, предъявляемым к выпуску качественной продукции. Для этого глинистого сырья были определены критическая влажность, градиент влажности, воздушная усадка и влияние их на чувствительность к сушке. Также была определена пластичность этого сырья по стандартной методике (ГОСТ 21216.193 с помощью прибора Васильева) и по разработанной нами методике с помощью кривой сушки.

Результаты исследования одной из проб приведены на рисунке 7. По этой кривой были определены критическая влажность, градиент влажности и воздушная усадка. Кроме того, с помощью этой кривой был рассчитан коэффициент чувствительности глин по методу А.Ф.Чижского.

Жуколо 6-Э

Нп1 ,»,»,Х.1.Р.Т.и Усади. К

Воздушная усадка, % Начальная влажность, Ч Критическая влажность, * Градиент важности, % Число пластичности, ЧЬ Коэффициент чувствительности

Нг1 *

= 7.7

У\/п1 о » 26.9 У - 115 г -153 Р а 39.077

Коэффициент чувствительности по кривой сушки

Малочувствительные Кс^<1.2 Сред нечувствительные =

высокочувствкттсльмые К^»

■ЧЛ '

1.327

Пластичность по кривой сушки

Непласт цч*ые Р «6.3 Малолластичиые Р =6.3-14 7 Умеренногггястичные Р =14.7-31.5 Среди еплктчиые р=31 5-51.5 Высоко гюастичные Р >51 5

Рисунок - 7 Кривая сушка с определенными по ней технологическими параметрами для месторождения Жуково - проба 6-3.

Зависимость критической влажности от чувствительности материалов к сушке сведены в общие графики на рисунке 8.

Шкочфф1Шлент "^CgjSS?"* 'пкствшепьн

¡f,1*® ~ 0CTI1

Рисунок 8 - График зависимости критической влажности от коэффициента чувствительности глин месторождения Жуково (а), месторождения Берлек (б).

Рассмотрев результаты зависимости критической влажности от коэффициента чувствительности, можно заметить прямую зависимость между этими параметрами и определить конкретные значения критической влажности, относящиеся к той или иной чувствительности материала к сушке.

Аналогично были рассмотрены зависимости значений градиента влажности и усадки на чувствительности глин к сушке, полученные путем построения кривых сушки.

Проанализировав выше рассмотренные данные критической влажности, градиента влажности и воздушной усадки от чувствительности глин к сушке, можно подразделить используемое сырье на три группы чувствительности:

Для сырья Жуковского месторождения:

Малочувствительные - скважины 4/3,6/1,7/5;

Среднечувствительные - скважины 3/3, 4/4, 15/5, б/З, 20/4, 15/4, 3/1, 6/2, 3/5,7/1,6/4, 5/2, 5/1;

Высокочувствительные- скважины 20/5, 3/4, 7/4, 15/2, 20/3, 15/3, 2/1, 4/1,8/2, 7/2, 7/3, 20/2, 20/1, 4/2, 8/1, 8/3.

Для сырья месторождения Берлек:

Малочувствительные - скважины 3/2, 4/3;

Среднечувствительные - скважины 7/1, 1/2;

Высокочувствительные - скважины 1/1, 1/3, 1/4, 2/1, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 3/1, 3/3, 3/4, 3/5, 4/1,4/2,4/4, 4/5, 6/1, 6/3, 7/2, 7/3, 7/4.

На следующем этапе проверки разработанной методики было проведено сравнение методов определения пластичности с ГОСТ 21216.1-93.

Значения пластичности, полученные по стандартной методике, являются менее точными и в меньшей степени отражают пластичные характеристики материала по причине того, что нижний предел пластичности определяется путем раскатывания и зависит от субъективных

свойств поверхности руки человека проводящего исследование. В предложенном нами методе за значение нижнего предела пластичности взята точка (критическая влажность), обуславливающая завершение усадки материала а, следовательно, и прекращение каких-либо пластичных свойств материала. В этом случае ошибка определения критической влажности значительно меньше, а результаты являются более точными.

Таким образом, рассмотрев пластичные свойства выше указанного сырья Жуковского месторождения, отраженные в таблице 3, была построена зависимость результатов полученных по методу Васильева и по предлагаемой нами методике (рисунок 9).

Таблица З-Значения пластичности глины Жуковского месторождения по обеим методикам, и её классификация по каждому из методов

Пробы Жуковско го месторож деиня Значение пластичности по методу Классификация пластичности по методу

ГОСТ 21216.193 построения кривой сушки ГОСТ 21216.1-93 построения кривой сушки

1 2 3 4 5

пр4/3 18,1733 28,872 Среднепластичные Умереннопластичные

пр4/4 19,50842 32.425 Среднепластичные Среднепластичные

нрб/1 26,61881 35,587 Высокопластичные Среднепластичные

пр4/1 19,30409 ь 38,059 Среднепластичные Среднепластичные

ирЗ/1 25,28061 38,441 Высокопластичные Среднепластичные

прб/3 25,68742 39,077 Высокопластичные Среднепластичные

пр7/5 28,69518 39,125 Высокопластнчные Среднепластичные

ир15/5 26,67799 39,38 Высокопластичные Среднепластичные

пр5/2 26,45077 41,921 В ысокопластичные Среднепластичные

прЗ/З 28,23873 41,942 Высокопластичные Среднепластичные

пр7/1 24,71814 42,115 Среднепластичные Среднепластичные

пр20/4 26.24161 42,369 Высокопластичные Среднепластичные

прЗ/5 30,43058 43,056 Высокопластнчные Среднепластичные

пр15/4 27,54347 43,411 Высокопластичные Среднепластичные

пр8/2 19,47427 44,157 Среднепластичные Среднепластичные

прб/2 33,86881 46,387 Высокопластичные Среднепластичные

пр!5/3 27,70844 47,23 Высокопластичные Среднепластичные

прб/4 28,76318 47,306 В ысокопл астичпые Среднепластичные

нр7/4 28,43222 47,348 В ысокопластичные Среднепластичные

пр15/2 28,10722 47,397 Высокопластичные Среднепластичные

гтрЗ/4 28,90443 47,804 Высокопластичныс Среднепластичные

пр20/5 27,9366 48,586 Высокопластичные Среднепластичные

пр5/1 30,47008 48,783 Высокопластичные Среднепластичные

пр 8/3 22,51946 48,868 Среднепластичные Среднепластичные

пр20/3 33,65621 51,653 Высокопластичные Высокопластичные

пр7/3 35,03866 51,785 Высокошгаст иччые Высокопластнчные

пр4/2, 34,43465 52,37 Высокопластичные Высокопластичные

пр8/1 24,19437 52,41 Среднепластичные Высокопластичные

пр7/2 34,44162 54,774 В ысокопл астичные Высокопластичные

1 2 ■ 3 4 5

пр20/1 34,2055 56,239 Высокопластичные Вы сокопласгичные

пр2/1 34,27348 56,497 В ысокопластичные Высокопластичные

пр20/2 34,75773 62,365 Высокопластичные Высокопластичные

пробы Жуковского месторождения

Рисунок 9 - Зависимость результатов числа пластичности полученных по ГОСТ 21216.1-93 и но кривой сушки для глин месторождения Жуково.

Аналогично сырью Жуковского месторождения были рассмотрены пластичные свойства глин месторождения Берлек получены по ГОСТ 21216.1-93 и по предлагаемой нами методике для некоторых скважин месторождения Берлек (рисунок 10).

прооы месторождения Берлек

Рисунок 10 - Зависимость результатов числа пластичности полученных по ГОСТ 212} 6.1 -93 и по кривой сушки для глин месторождения Берлек.

Рассмотрев результаты расчета пластичности глин месторождения Берлек, определенные по предлагаемой нами методике и по ГОСТ 21216.193, можно увидеть одинаковую тенденцию плавного роста пластичности, но отклонения результатов в гостовской методике значительно больше, чем в предлагаемой нами.

Поскольку глины в чистом виде используются очень редко, было принято решение построить аналогичные зависимости для сырья месторождений Шеланги (глина ЗГ с содержанием кальцита 10±2%, и глина ОГ с содержания карбонатов 1,26%) с добавками диатомита, Максимковской

глины, известняка и речного песка. Некоторые результаты эксперимента были сведены на рисунок 11.

-ЛГТО 1.(10'. 011

сушш

■по ГОСТ 21:161-93

о до л! 10 4а 5о бе 7и ей дот ;1>л"чн ,| дштимтл ь гчтгу ОГ."> мне

О II) ¿0 10 40 '3 (.0 70 80 МШ

доо;1м;;1 Ь Ьксчшковскон гтшы в пату '::Г,''м 1С

Рисунок 11. Зависимости изменения числа пластичности для шихт на основе глины ОГ и

Рассмотрев графики (рис. 11) можно провести параллель между полученными результатами изменения пластичности по рассмотренным методикам. Наблюдается тот же самый эффект уменьшения или увеличения пластичных свойств материала как по предложенной методике, так и методике описанной в ГОСТ 21216.1-93.

На заключительном этапе работы был определен поправочный коэффициент для расчета значений пластичности по кривой сушки, позволяющий точнее рассчитать эти значения по сравнению с используемой сейчас методикой. Значения пластичности, полученные при построении кривой сушки (Рк) были отнесены к значениям, полученным по стандартной методике (Рв):

Таким образом, был рассчитан коэффициент (К) для каждого состава исследованных глин месторождения Жуково и Берлек, а также для составов, рассмотренных в главе 4.

Значения полученных коэффициентов были усреднены. Среднее

значение коэффициента (К) составило 2,1. Так же были рассчитаны отклонения полученных результатов от среднего значения^ По этим результатам рассчитали дисперсность отклонения. Она составшш О,27.

глины ЗГ'

(1)

СРОГКЛ=Уп^\К-К\

(2)

Таким образом коэффициент К можно записать:

К=2,1±0,27

(3)

Пример расчета коэффициента (К) представлены в таблице 4.

Таблица-4 расчет коэффициента К для значений пластичности глин

месторождение Берлек

Скважина/проба Значение пластичности по методу К

ГОСТ 21216.193 построения кривой сушки тр. от числа Пластичности

1 2 3 4 5

пр1/1 18,71393 38,533 Среднепластичные 2,05905441

пр1/2 8,578676 22,893 Умереннопластичные 2,66859362

пр1/3 17,41603 43,854 Среднепластичные 2,51802506

пр1/4 15,04137 36,48 Среднепластичные 2,42531099

пр2/1 14,2061 35,577 Умереннопластичные 2,50434672

пр2/2 14,38582 34,765 Умереннопластичные 2,41661581

пр2/3 12,00909 35,361 Умереннопластичные 2,94451953

пр2/4 14,03056 40,537 Умереннопластичные 2,8891933

пр2/5 6.739754 27,078 Малопластичные 4,01765406

прЗ/1 12,55966 28,797 Умереннопластичные 2,29281684

прЗ/2 5,379821 18,111 Малопластичные 3,36646888

прЗ/З 13,87297 36,505 Умереннопластичные 2.63137598

прЗ/4 13,92342 39,56 Умереннопластичные 2,84125596

прЗ/5 13,60582 35,618 Умереннопластичные 2.6178503

пр4/1 13,64769 35,458 Умереннопластичные 2,59809536

пр4/2 14,42208 32,946 Умереннопластичные 2,2844139

пр4/3 8,891733 22,1.1 Умереннопластичные 2,48657939

пр4/4 16,65713 39,044 Среднепластичные 2,34398123

пр4/5 16,04059 38,837 Среднепластичные 2,42117029

прб/1 16,4883 39.633 Среднепластичные 2,40370445

прб/3 8,731917 20,817 Умереннопластичные 2,38401258

пр7/1 15,75923 28,622 Среднепластичные 1,81620549

пр7/2 19,18648 38,77 Среднепластичные 2,02069374

пр7/3 17,35742 42,918 Среднепластичные 2,4726025

пр7/4 21,68062 41,689 Среднепластичные 1,92286936

Кср СРЕДНЕЕ ОТКЛОНЕНИЕ

2,533896 0,301595158

Зная классификацию глин по пластичности (ГОСТ 21216.1-93) (таблица 5) и значение поправочного коэффициент К, были рассчитаны интервалы пластичности глин по разработанной методике (построения кривой сушки). Результаты классификации глин по пластичности относительно кривой сушки были сведены в таблицу 6.

Таблица 5,- Классификация глин по пластичности (ГОСТ 21216.1-93)

наименование групп число пластичности II

Высокопластичные свыше 25 |

' Среднепластичные свыше 15 до 25 |

У мереннопл астичные свыше 7 до 15 II

Малопластичные свыше 3 до 7 1

Таблица 6,- Классификация глин по пластичности определенной по кривой сушки

наименование группы глинистого сырья число пластичности

Высокопластичные свыше 51,5

Среднепластичные свыше 31,5 до 51,5

Умереннопластичные свыше 14,7 до 31,5

Малопластичные свыше 6,3 до ¡4,7

По данной классификации (таблица 6) можно одновременно определять пластичность глинистого сырья и шихт с такими параметрами как, формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке.

Можно отметить, что на разных участках карьера состав сырья не постоянен. Определив состав этого сырья и построив по разработанной методике кривые сушки, можно скорректировать состав шихты, который обеспечит получение качественных керамических изделий без изменения технологических параметров процесса.

Таким образом, в данной работе установлена не только взаимосвязь электрокинетического потенциала с сушильными свойствами керамических материалов, в частности критической влажности, но и разработан способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов. Разработана универсальная методика определения формовочной влажности, усадки, критической влажности, градиента влажности, чувствительности к сушке, а так же пластичности сырья и шихт, используемых в керамической промышленности. Разработана программа расчета пластичности материала по его кривой сушки.

ВЫВОДЫ

1. Установлена взаимосвязь коллоидных и сушильных свойств дисперсных материалов, в частности £-потенциала и критической влажности. Показано, как величину и знак электрокинетического потенциала, можно использовать для объяснения процессов сушки.

2. Показано, что полиминеральная глина с содержанием кальцита 10±2%, как основного компонента шихты, более пригодна для производства керамических изделий, так как имеет меньший градиент влажности, который соответствует содержанию в материале свободной и слабо связанной воды (ее удаление сопровождается усадкой материала).

3. Установлено, что известняк способствует упрочнению структуры вследствие взаимной коагуляции высокодисперсных частиц компонентов. К тому же, сближение разноименно заряженных частиц приводит к перекрытию диффузных слоев воды и переводу ее в свободную. Следствием этого является уменьшение градиента влажности, и соответственно, усадки. Диатомит ускоряет процесс сушки материала, так как обладает высокой пористостью, приводящей к свободному продвижению влаги в последнем, также уменьшает градиент влажности и усадку материала.

4. Разработана универсальная методика, позволяющая по кривой сушки одновременно определять формовочную влажность, усадку, критическую влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так же пластичность сырья и шихт, используемых в керамической промышленности.

5. Разработан способ регулирования сушильных свойств глинистого сырья по коллоидно-химическим свойствам материалов.

6. Предложены оптимальные составы шихт для изготовления керамического кирпича из глин месторождения Шеланги. Содержание глин с карбонатами составляет 85 ± 5 %, а известняка не более 4 %; содержание глин без карбонатов 80 ± 5 %.

7. Предложен способ регулирования технологических параметров в производстве керамического кирпича.

Содержание диссертации изложено в 7-и публикациях

1. Скворцов, A.B. Влияние аморфного и кристаллического кремнезема на сушильные свойства глиняных масс / А.В.Скворцов, А.С.Чекмарев, А.З.Сулейманова, А.И.Хацринов [Текст] // Вестник Казанского технологического университета. - 2006. - №3. - С. 45-52.

2. Скворцов, A.B. Развитие работ Д.И. Менделеева в области керамики/ А.В.Скворцов, А.С.Чекмарев, А.З.Сулейманова, А.И.Хацринов [Текст] // Вестник Казанского технологического университет: специальный выпуск. -2009.-С. 56-64.

3. Скворцов, A.B. Исследование сушильных свойств различных керамических масс / А.В.Скворцов, А.З.Сулейманова // В материалах V научно-технической конференции «Химическая технология неорганических веществ и материалов». Казань. КГТУ, - 2006. - С. 152-162.

4. Скворцов, A.B. Влияние кремнезем- и карбонатсодержащих добавок на свойства глин и керамических материалов / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Научная сессия, Казань, КГТУ. - 2008. -С.31-32.

5. Скворцов, A.B., Влияние ^ потенциала на сушильные свойства глинистых шихт месторождения Шеланга с добавками кристаллического и аморфного кремнезема / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Научная сессия, Казань, КГТУ. - 2009. -С.22-23.

6. Скворцов, A.B., Взаимосвязь электрокинетического потенциала с сушильными свойствами глинистых шихт с карбонатными добавками / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Казань, КГТУ.-2009.-С.23.

7. Скворцов A.B., Подготовка минерального сырья ультразвуковым воздействием / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Казань, КГТУ. - 2009. - С.23.

Заказ №ЛВЯ_Тираж 100 экз.

Офсетная лаборатория КГТУ, 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Скворцов, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Литературный обзор.

1.1. Сырье керамической промышленности.

1.2. Минеральный состав частиц глинистых частиц.

1.3. Классификация форм влаги в глиняных массах.

1.4. Гигроскопичность глин.

1.5. Рыхло связанная вода.

1.6. Свойства связанной воды.

1.7. Глинообразующие минералы.

1.7.1. Глинообразующие минералы группы каолинита (каолинит и галлу азит).

1.7.2. Глинообразующие минералы группы гидрослюд.

1.7.3. Глинообразующие минералы группы монтмориллонит.

1.8. Свойства глиняных масс.

1.9. Влияние количественных соотношений различных форм влаги в глине на скорость ее сушки.

1.10. Обменная способность глин.

1.11. Физико-химическое взаимодействие твердых частиц глинистых грунтов с водой.

1.12. Влияние ^-потенциала.

1.13. Устойчивость и коагуляция коллоидных силикатных систем.

1.14. Обменная адсорбция глинистых грунтов.

1.15. Кривая Бигота.

ГЛАВА 2. Методы исследования.

2.1. Определение электрокинетического (Q потенциала.

2.2.1. Подготовка сырья.

2.2.2. Определение направления и скорости электроосмоса.

2.3. Методика построения кривой сушки.

2.3.1. Подготовка и переработка сырья. Формование образцов и занесение результатов в программу расчета.

2.3.2. Определение воздушной усадки.

2.3.3. Определение влажности.

2.3.4. Определение критической влажности материала.

2.3.5. Определение градиента влажности.

2.3.6. Определение чувствительности образцов к сушке.

2.3.7. Определение пластичности по кривой сушки.

2.3.8. Пример построения кривой сушки в программе MathCAD.

2.4. Определение пластичности по ГОСТ 21216.1-93.

ГЛАВА 3 Взаимосвязи электрокинетических потенциалов с сушильными свойствами глинистых шихт.

3.1. Добавка диатомита в глины.

3.2. Добавка речного песка в глины.

3.3. Добавка известняка в глины.

3.4 Добавка Максимковской глины с повышенным содержанием кальцита.

Введение диссертация по химии, на тему "Электрокинетический потенциал глиняных масс и его влияние на технологические свойства керамических материалов"

Актуальность темы. Строительная керамика — большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений. Основным сырьем для производства керамических материалов и изделий являются глины. В последнее время развернулись научно-исследовательские работы, направленные на усовершенствование технологии и повышении качества керамических изделий, получаемых методом пластического формования. По результатам всестороннего изучения процессов и явлений, происходящих во время сушки свежесформованных керамических образцов, можно обеспечить снижение длительности технологического цикла, а также повысить качество изделий. Для этого нужно изучить природу поверхностных сил взаимодействия глинистых частиц с водой. Правильная оценка пластичности и структурно-механических свойств возможна лишь при уяснении физико-химической сущности процессов, протекающих в глинах при увлажнении, поэтому вопрос о характере взаимодействия воды с твердой фазой системы глина-вода является одним из основных, имеющих большое практическое и теоретическое значение.[5]

Глина и сырье, используемое в керамической промышленности, является высокодисперсными системами. При затворении их водой и придании массе определенной пластичности образуется коллоидная система.

В технологии производства керамических материалов дообжиговые свойства глин и добавок, используемых в производстве, играют одну из ключевых ролей. Существует множество способов определения отдельных свойств глин, но на данный момент не существует единого метода определения таких основных параметров глинистых материалов, как пластичность, критическая влажность, градиент влажности, усадка чувствительность к сушке, формовочная влажность, что существенно замедляет работу заводских лабораторий.

Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база на 2007 — 2010 год» (Программа 53)

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Определены электрокинетические потенциалы глиняных масс и выявлена их взаимосвязь с сушильными свойствами глинистых минералов.

2. Проведено комплексное исследование глинистых минералов месторождений Шеланга, Жуково и Берлек.

Практическая значимость.

В настоящее время промышленность керамических материалов бурно развивается. Стройиндустрия предъявляет все более высокие требования к керамическим материалам. И возникает необходимость вовлечения в производство новых месторождений глинистых минералов. Эта задача может быть эффективно решена путем целенаправленного регулирования технологических параметров по коллоидно-химическим свойствам исходного сырья.

3. Предложен способ регулирования технологических параметров в производстве керамического кирпича.

4. Разработана программа расчета сушильных свойств и пластичности глиняных шихт по кривой сушки.

Задачи:

1.Определить электрокинетический потенциал глинистых материалов.

2.Разработать методику определения дообжиговых технологических свойств сырья используемого в керамической промышленности (формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так же пластичность сырья и шихт).

3.Определить взаимосвязь между сушильными свойствами шихты и технологическими режимами ее переработки в керамические изделия.

На защиту выносится следующие результаты.

1. Результаты измерений электрокинетических потенциалов глинистых масс месторождения Шеланга РТ.

2. Методика расчета критической влажности по величине С, — потенциала.

4. Программа расчета дообжиговых технологических свойств сырья используемого в керамической промышленности (формовочная влажность, усадка, критическая влажность, градиент влажности, чувствительность к сушке, а так лее пластичность сырья и шихт).

Апробация работы

Личный вклад автора

Публикации автора

1) Скворцов, А.В. Влияние аморфного и кристаллического кремнезема на сушильные свойства глиняных масс / А.В.Скворцов, А.С.Чекмарев, А.З.Сулейманова, А.И.Хацринов [Текст] // Вестник казанского технологического университета. - 2006. - №3. - С. 45-52.

2) Скворцов, А.В. Развитие работ Д.И. Менделеева в области керамики / А.В.Скворцов, А.С.Чекмарев, А.З.Сулейманова, А.И.Хацринов [Текст] // Вестник Казанского технологического университета: специальный выпуск. - 2009. - С. 56-64.

3) Скворцов, А.В. Исследование сушильных свойств различных керамических масс / А.В.Скворцов, А.З.Сулейманова // В материалах V научно-технической конференции «Химическая технология неорганических веществ и материалов». Казань. КГТУ, - 2006. - С.152-162.

4) Скворцов, А.В. Влияние кремнезем- и карбонатсодержащих добавок на свойств глин и керамических материалов / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Научная сессия, Казан. КГТУ, - 2008. -С.31-32.

5) Скворцов, А.В., Влияние ^ потенциала на сушильные свойства глинистых шихт месторождения Шеланга с добавками кристаллического и аморфного кремнезема / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Научная сессия, Казань, КГТУ. — 2009. — С.22-23.

6) Скворцов, А.В., Взаимосвязь электрокинетического потенциала с сушильными свойствами глинистых шихт с карбонатными добавками / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Казань, КГТУ.-2009.-С.23.

7) Скворцов, А.В., Подготовка минерального сырья ультразвуковым воздействием / А.В.Скворцов // В материалах научно-технической конференции. Казань, КГТУ. - 2009. - С.23.

Достоверность результатов

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 95 источников и 13 приложений; изложена на 200 страницах, содержит 86 рисунков и 26 таблиц.

Заключение диссертации по теме "Коллоидная химия и физико-химическая механика"

Основные выводы по результатам работы

2. Показано, что полиминеральная глина с содержанием кальцита 10±2%, как основная компонента шихты, более пригодна для производства керамических изделий, так как имеет меньший градиент влажности, который соответствует содержанию в материале свободной и слабо связанной воды (ее удаление сопровождается усадкой материала).

7. Предложен способ регулирования технологических параметров в производстве керамического кирпича.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата технических наук, Скворцов, Александр Владимирович, Казань

1. Салахов, A.M. Увлекательная керамика/ A.M. Салахов. — Казань: Центр инновационных технологий, 2004. — 192 с.

2. Иванова, М.Ф. Общая геология /М.Ф. Иванова. — М.: Высшая школа, 1974. — 400 е.: ил., рис. и табл.

3. Галабутская, Е.А. Система «глина-вода» / Е.А. Галабутская. — М.: Стройиздат, 1984. — 364 с.

4. Гуменский Б.М. Основы физико-химии глинистых грунтов и их использование в строительстве / Б.М Гуменский. М.: Стройиздат, 1965.-485 с.

5. Будников П. П. Керамическая технология, ч. I. Харьков—Киев, 1937.

6. Kohn W. Keramische Rundschau № 47. 7. 1929.

7. Jenks L. E. Journ. Amer. Ceram. Soc. 11. 5. 1928.

8. Salmang H. Sprechsaal № 7, 28. 1928 r.

9. Norton F. H., Hodgdon F. B. Journ. Amer.Ceram.SocXV,3.1932.

10. Zschokke B. Untersuchungen uber die Pfasfizifat der Tone. Berlin, 1902

11. Лебедев А. Ф. Почвенные и грунтовые воды. Изд. 4-е, М.—JI, 1936.

12. Ребиндер П. А. Цитировано по Л. В. Лыкову. Теория суши, М,—Л. 1950

13. Антипов-Каратаев И. Н. Современные методы исследования физико-химических свойств почв, вып. 3, т. IV, стр. 50. Изд АН СССР, 1948.

14. Думанский А, В. Гидрофильность коллоидов и связанная вода Известия АН СССР. 1937, стр. 1165. Отдел математических и естественных наук № 5.

15. Гедройц К. К. Избранные сочинения; т. 2, Сельхозиздат, 1955, стр. 17.

16. Ktihn S.Z. f. Р 2. Diiung. Boden К. Bd. 26, № 11, 1932.

17. Фагелер П. Режим катионов и воды и минеральных почвах. Сельхозизд., 1938, русск, пер.

18. Alten F, und Kurmis В. «Agr, Ch. Beiheft» 21, 32, 1935.

19. Сергеев E, M. Ученые записки МГУ им. Ломоносова, вып. 176 стр. 221), 1956, Геология.

20. Hendricks S. В., Nelson R. A., and Alexander I., Т, Amer. Chem. Soc. Journ. N 62, p. 1437, 1940.

21. Шурыгина E. А. Исследование и использование глин. Материалы совещания во Львове в мае—июне 1957, Изд. Львовск. университета стр. 760.

22. Думанский А. В. Известия Гос. н.-исслед. инстит, колл. химии, вып. 2, 3, 1934.

23. Штейгельберг Е. Я., Энкель Б. Е. Труды Киевского технологического института силикатов, т. 2, стр. 48, 1949.

24. Носова 3. А. Чувствительность глин к сушке, М„ 1947.

25. Галабутская К. А. Доповщ1 АН Украшсько1 РСР. № 6, 1955, стор. 565.

26. Галабутская Е. А. Научные записки Львовского политехнического ин-та, вып. XXIII, серия силикатная, № 1, 1955, стр. 3.

27. Галабутская Е. А, Коллоидный журнал, т. XVI, вып. 3, стр. 166, 1954.

28. Приклонский В. А., Горькова И. М., Окнина Н. А., Реутова Н. С., Чапик В. Ф. Труды лаборатории гидротехнических проблем им. академика Ф. П. Саваренского. М, 1956, т. XIII.

29. Лебедев А. Ф., Труды по с.-х. мет., вып. XII, 21, 1913, СПБ.

30. Лебедев А.Ф., Изв. Донск, с.-х. ин-та, т. 3, 14, 1919. Новочеркаск

31. Лебедев А. Ф, «Почвоведение», №4, 26, 1927.

32. Фадеева В. С. и Ремпель А. М. Определение формовочной влажности глин по величине максимальной молекулярной157влагоемкости. Информационное сообщение. Промстройиздат,1956.

33. Шаров В. С. Новое о глинах и глинистых растворах, применяемыхв бурении на нефть. Сборник под редакц. П. А. Ребиндера, 1940,стр. 132.

34. Гольдштейн М. Н. Сборник «Вопросы геотехники», М., 1956,стр.6.

35. Шаров В. С., Сборник «Искусственное закрепление грунтов». М.,1952, стр. 47.

36. Думанский А.В. Изв. Физ.-хим. Общ. Киев, 1911, стр. 34. Koll.1. Z.12,6,1913.

37. Трофимов А. В. Научно-агр. журн. 4, 560, 1927.

38. Sorensen S. Z. physiol. ch. 103, 15, 1918, 106, 1, 1919.

39. Думанский А.В. и Думанская А.П. Известия Государственный.

40. Научно-исследовательский институт коллоидной химии, вып 2,51,1934.

41. Думанский А.В. Koll. Z. 65,178,1933.

42. Бриндли Г.В. Сборник «Рентгеновские методы определения икристаллическое строение минералов глин». И. Л., Москва ,1955,стр.13.

43. Лазаренко Е.К. Сборник «Исследование и использование глин».

44. Материалы совещания во Львове. Львов, 1958 г., стр. 34.

45. Грим Р.Е., Брэдли В.Ф., Браун Г. Сборник. «Рентгеновские методыопределения минералов глин». И. Л. Москва, 1955, стр. 160.

46. Damour А.А. и Salvetat. Ann. Chim. Phys. (III. 21, 376, 1847 г.)

47. Цитировано по Мак Эвану ДМК.

48. Marschall С.Е. Z. Krist. (А) 91, 433, 1945.

49. Hendrics S.B. Journ. Geol. 50, 276, 1949.

50. Покровский Г. И. Капиллярные силы в грунтах. Госстройиздат,1. М., 1933.158

51. Ребиндер П.А., Сборник, просвещенный памяти академика П.П.

52. Лазарева, М., 1956, стр. 113.

53. Atterberg A. Inter. Mitteil. Bodenkunde Bd. II, H 2/3. 1912.

54. Колясев Ф.Е. Сборник трудов по агр. Физике, 1948, вып. 4, стр. 68.

55. Колясев Ф. Е. и Мельникова М. К. «Почвоведенье», № 3, стр. 146,1949.

56. Галабутская Е.А. Сборник «Капсели и каркасные огнеупорныедетали, применяемые в керамической промышленности», М., 1956,стр. 27.

57. Way Y.T. Trans. R. agricult. Soc. Engl. 11, 313, 1850; 13, 123, 1852;15,491, 1854.

58. Терещенко A.B. и Дудавский И.Е. «Огнеупоры», № 2, 3, 4, 1935.

59. Гедройц К.К. Бюро по земледелию и почвоведению. Учен. Ком.

60. Гл. управл. Землеустр. и землед. Сообщение XXVI, 1915, СПБ.

61. Гедройц К.К. Бюро по земледелию и почвоведению. Учен. Ком.

62. Гл. управл. Землеустр. и землед. Сообщение XV, 1914, СПБ

63. Гедройц К.К. Учение о поглотительной способности почв. М.1933.

64. Edelmann С.Н., Favejee J. Ch. L. Z. Krist 102? 417, 1940.

65. Kelley W. and Jenny H. Soil Sci. 41, 367, 1936.

66. Вернадский В.И Очерки геохимии, M., 1934.

67. Marshall С.Е. The colloid chemistry of siliate minerals. New Jork,1949.

68. Антипов — Каратаев И.Н., Вишняков А.Г., Сечеванов В.Г. Кизучению природы почвенного поглощающего комплекса. Труды1. Ловиуаа, 6, 23, 1933

69. Никольский Б.П. «Почвоведение», 2, 180, 1934.

70. Никольский Б.П. Современные методы исследования физикохимических свойств почв., вып. 3, 144, 1948.

71. Никольский Б.П. и Григоров О.Н. ДАН, т. 50, 325, 1945.159

72. Парамонова В.И. и Матерова Е.А. «Почвоведение», №6, 31, 140.

73. Антипов — Каратаев И.Н. и Робинерсон А. И. Физико — химическоеисследование почв. Труды Ленинградского отделения Виуаа, вып.17, 7, 1933.

74. SegerH. Tonind. Ztg. 15, 813, 1891

75. Quincke. Poggendorffs Ann. 113, 531. 1861.

76. Schwerin. Геом. Пат. 253429, 1911.

77. Hardy W.D. Z. phys. Chem. 33, 385. 1900.

78. Burton E.F. Philos. Mag. 11, 425. 1906.

79. Шаров B.C. Почвоведение, №6, 121, 1936.

80. Туманов С.Г. Сб. «Литье фарфоро-фаянсовых изделий икапселей». Гизместпром, 1939, стр.5.

81. Чернов В.А. и Шапошников. Труды общесоюзного институтастроительной керамики «НИИстойкерамика», вып.З, 1950, стр.164, Москва.

82. Weimarn P. Zur Lehre von den Zustanden der Materie. Bd. 1 и 21. Dresden, 1941.

83. Баранова, В.И. Практикум по коллоидной химии / В.И. Баранова,

84. Е.Е. Бибик, Н.М. Кожевникова; под редакцией Лаврова И.С. М.:

85. Высшая школа, 1983. — 216 е., ил.

86. Практическое руководство к лабораторным работам поколлоидной химии: методические указания / Казан, гос. ун — т;сост. В.В. Горбачук, В.А. Загуменнов, В.А. Сироткин. Казань,2001.-56 с.

87. Думанский, А.В. Электроповерхностные свойства торфа /А.В.

88. Думанский, М.В. Чапек // Коллоидный журнал. 1935. - №7 (2)с 71.

89. Думанский А.В. Лиофильность дисперсных систем / А.В.

90. Думанский. — Киев: Издательство академии наук Украинской ССР,1960.-211 с.

91. Сайфуллин Р.С. Толковый словарь — справочник по физике, химии и хим. технологии на русском, татарском и английском языках / Р.С. Сайфуллин, Г.Г Хисамиев. — Казань, 1995. — 272 с.

92. Горшков В.П. Физическая химия силикатов / В.П. Горшков. — М.: Стройиздат, 1978. 367 с.

93. Kornmann, М./ М. Kornmann// L'INDUSTRIE CERAMIQUE & VERRIERE. 2006. - № 1005. - С. 44-5384. рН-метр-милливольтметр рН-150 MA: Руководство по эксплуатации / Общество с ограниченной ответственностью «АНТЕХ-МАРКЕТИНГ». Гомель, 2004. - 16 с.

94. Книгина, Г.И. Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей/ Г.И. Книгина- М.: Высшая школа, 1977. — 223 с

95. Фридрихсберг, Д.А. Курс коллоидной химии / Д.А. Фридрихсберг.- Л.: Химия, 1974. 325 с.

96. Думанский, А.В. Влияние рН на электроповерхностные свойства почв /А.В. Думанский // Коллоидный журнал. 1933. - № 9. - С. 45-49.

97. Дерягин, Б.В. Поверхностные силы / Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев, В.М. Муллер. М.: Наука, 1985. - 398 с.

98. Тихомолова, К.П. Электроосмос / К.П. Тихомолова. Л.: Химия, 1989.-248 с.

99. Григоров, О.Н. Электрокинетические свойства капиллярных систем / О.Н. Григоров. М.:Изд-во АН СССР, 1956. - 120 с.

100. Григоров, О.Н. Электроповерхностные явления в дисперсных системах / О.Н. Григоров, Д.А. Фридрихсберг. М.: АН СССР, 1972. - 86 с.

101. Готиков, В.М. Изучение электроповерхностных свойств карбонатов / В.М. Готиков, Н.П. Малиновская // Коллоидный журнал. 1936. - №2. - С.56-59.

102. Кузьмин, В. В. Формирование структуры и свойств керамического кирпича из мергелистых глин: дис. . канд. техн, наук / В. В. Кузьмин, М., РГЕ, 2005. - 243 с.

103. Чернявский, Е.В. Производство глиняного кирпича Изд. 2-е, доп. и перераб./ Е.В. Чернявский М.: Стройиздат, 1974. - 142 с.