05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17839
Переглянути
1 результатів
Результати пошуку
Документ Ресурсо- та енергоощадна технологія клінкерних керамічних матеріалів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Присяжна, Лариса ВасилівнаДисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалевих силікатних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2020. Дисертацію присвячено розробці ресурсо- та енергозберігаючої технології клінкерних керамічних виробів на основі низькосортної полімінеральної глинистої і техногенної сировини. На сьогодні запаси придатної глинистої сировини (пластичних каолініто-гідрослюдистих глин) майже вичерпані, що вимагає пошуку нових шляхів розширення сировинної бази виробництва. Показано, що висока ресурсо- та енергоємність вітчизняного виробництва клінкерної кераміки негативно позначаються на стабільності роботи підприємств та конкурентоздатності продукції на зовнішньому ринку. Визначено, що удосконалення технології має відбуватись в напрямку зменшення енерговитрат на формування, сушку та випал виробів, а також розширення сировинної бази виробництва за рахунок використання широко розповсюджених низькосортних глин і техногенних матеріалів. В роботі теоретично обґрунтована та експериментально підтверджено можливість отримання за ресурсо- та енергоощадною технологією клінкерних керамічних матеріалів на основі полімінеральної глинистої сировини (НПГС) при використанні як інтенсифікаторів спікання та фазоутворення багатотоннажних промислових відходів. На основі результатів дослідження складу та властивостей легкоплавких та неспікливих полімінеральних глин визначено особливості спікання різних видів НПГС у взаємозв’язку з характерними ознаками їх хімічного складу та сформульовані науково-технологічні принципи проектування сировинних сумішей на їх основі, які полягають у корегуванні їх складу з використанням техногенної сировини для досягнення потрібного з точки зору спікання вмісту та співвідношень оксидів: ΣАl₂O₃+SiO₂/ΣRO+R₂O+Fe₂O₃ = 4,5÷7,5; Аl₂O₃/SiO₂ = 0,3÷0,35; ΣRO+R₂O+Fe₂O₃ = 9÷15; RO/R₂O = 0,2÷0,5; K₂O/Na₂O = 3,0÷4,0; це забезпечує отримання виробів з високощільною структурою (W = 0,5÷4,5 %) та підвищеною міцністю (σcт= 30÷70 МПа, σзг = 6÷12 МПа). Встановлено ефективність використання широкого кола промислових відходів та визначена роль їх у формуванні клінкерної кераміки як інтенсифікаторів спікання (польовошпатвмісні), активаторів фазоутворення (глиноземвмісні), стимуляторів розширення спеченого стану (алюмосилікатні). За результатами оцінки флюсуючої здатності встановлені критерії вибору відходів за характеристиками розплаву (кількість розплаву ≥ 50%, в’язкість 10³′⁷÷10⁴′⁵ Па∙с, поверхневий натяг 0,26÷0,29 Н/м), що є умовою отримання якісної клінкерної цегли при зниженій температурі випалу (до 1100°С). Встановлено взаємозв'язок "склад – структура – властивості" та визначено технологічні умови забезпечення нормативного рівня властивостей виробів за енергоощадних умов виробництва; розроблено науково-технологічні принципи отримання різних видів клінкерної цегли на основі НПГС, які полягають у корегуванні складу технологічних сумішей з використанням техногенної сировини для досягнення необхідного вмісту основних фазоутворюючих оксидів та їх співвідношень. Визначено особливості пластичного формування керамічних мас на основі НПГС: розроблено маси, що характеризуються домінуючим розвитком повільних еластичних деформацій, здатних компенсувати напруги, які виникають під час формування брусу, що склало підстави для використання напівжорсткої екструзії. Встановлено закономірності структуро- та фазоутворення клінкерної кераміки в умовах енергоощадного випалу: в інтервалі температур 1000‒1050 °С відбувається утворення фаз муліту, герциніту, геденбергіту, які армують склофазу і підвищуюють міцність клінкерної цегли. При цьому кількість залишкової аморфної фази не перевищує 20–22%. Визначено вплив атмосфери випалу на фазовий склад та відтінки кольору клінкерних виробів; окреслені межі варіювання співвідношень фазоутворюючих оксидів для формування комплексу кольоротвірних фаз і отримання виробів базової палітри кольорів клінкерної кераміки: коричневого (гематит ɑ-Fe₂O₃, магнетит Fe²⁺Fe₂³⁺O₄, брауніт Mn²⁺Mn³⁺₆SіO₁₂, гаусманіт Mn²⁺Mn₂³⁺O₄, герциніт Fe²⁺Al₂O₄), теракотового (гематит ɑ-Fe₂O₃, магнетит Fe²⁺Fe₂³⁺O₄, геденбергіт CaFeSi₂O₆), бежевого (гематит ɑ-Fe₂O₃, геденбергіт CaFeSi₂O₆) та жовтого (рутил TiO₂). Отримані відомості дозволяють отримати бажаний колір клінкерних керамічних виробів за рахунок спрямованого утворення кристалічних фаз, які обумовлюють забарвлення кераміки залежно від окислювально-відновлювальних умов випалу виробів. Реалізація резервів ресурсо- та енергоощадження на основних етапах виробництва клінкерної кераміки дозволила розробити рецептурно-технологічні параметри для виготовлення керамічного клінкеру високої марочності (М 300‒700) з використанням напівжорсткої екструзії напівфабрикату при зниженій на 50–100 °С температурі випалу. На виробничій лінії ТзОВ "Кермейя" проведено дослідно-промислові випробування, за результатами яких розроблені склади керамічних мас впроваджені у виробництво стінової клінкерної цегли та бруківки. Використання розробок виключає сировинну залежність виробництв клінкерної кераміки та знижує виробничі енерговитрати. Проведені техніко-економічні розрахунки показали, що клінкерна цегла, отримана з використанням розробленої ресурсо- та енеоргоощадної технології, є дешевшою в 1,5–2 рази порівняно з аналогічними за якістю виробами провідних європейських брендів (Vandersanden, Roben, Feldhausklinker, Terca wienerberger). Результати досліджень впроваджені у навчальний процес кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей НТУ "ХПІ" при викладанні дисциплін "Виробництво кераміки і вогнетривів", "Ресурсо- та енергозбереження в технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів", а також при підготовці бакалаврів та магістрів за спеціальністю 05130104 "Хімічні технології тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів".