Ресурсоощадна технологія хімічно та термічно стійкої кераміки на основі композицій системи (Mg, Са)O – Al₂O₃ – TiO₂ – SiO₂

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено розробці ресурсо- та енергоощадної технології хімічно та термічно стійкої кераміки на основі вітчизняної альтернативної природної та техногенної сировини. При проектуванні складів хімічно та термічно стійкої кераміки зі зниженою температурою синтезу використані результати теоретичних досліджень можливої взаємодії основних видів кераміки з агресивними середовищами з різним рН. Визначено найбільш інертні сполуки по відношенню до кислот та лугів, в результаті чого для фізико-хімічних досліджень обрана система фазоутворюючих оксидів (Mg, Са)O – Al2O3 – TiO2 – SiO2. На основі композицій системи, що належать елементарним тетраедрам A3S2 – CAS2 –AT–S та A3S2 – M2A2S5 – AT – S, розроблені склади мас хімічно та термічно стійкої кераміки з температурою випалу 1250 °С. Встановлено, що для інтенсифікації спікання та фазоутворення хімічно та термічно стійкої кераміки за зниженої температури випалу необхідним є використання комплексних плавнів (в тому числі PbO) та мінералізуючих добавок (що містять MgО та Fe2O3). На основі досліджень складу та властивостей пірофілітових відходів видобування кварцитів Овруцького родовища та відходів феротитанового виробництва обґрунтовано вибір сировини для виготовлення низькотемпературної хімічно та термічно стійкої кераміки. Встановлено фізико-хімічні закономірності її формування та отримані математичні моделі залежностей властивостей розробленої кераміки від складу мас. Розроблено склади і технологічні параметри виготовлення хімічно та термічно стійких керамік з комплексом високих фізико-механічних та хімічних властивостей: щільноспеченої тіалітвмісної (W = 0,15 %, ϭзг = 23 МПа, ϭст = 100 МПа, КС > 99,32 %, ЛС > 99,99 %, ТС ≥ 8 циклів, α = 3,5·10–6 град–1) та пористої муліт-тіалітвмісної (W = 11,62 %, ϭзг = 27 МПа, ϭст = 110 МПа, КС > 99,99 %, ЛС > 99,97 %, ТС ≥ 10 циклів, α = 3,0·10–6 град–1).