1. Расчет составов керамических масс

При расчетах составов керамических масс исходят из химических и рациональных составов сырья и керамических масс.

В технологии керамики химический состав сырьевых материалов и керамических масс принято характеризовать содержание оксидов SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, ППП.

Сырьевые материалы, используемые в технологии керамики, как правило, полиминеральны. Минералогический состав отражает вид и количество минералов в сырьевых материалах.

Каолины, наряду с глинистыми минералами, содержат примеси полевых патов, кварца, кальцита, гематита и др.

2. Расчет химического состава керамических масс по заданным шихтовому составу и химическому составу компонентов шихты

Известно, что шихтовой состав (содержание сырьевых материалов в тонкокерамической массе) следующие:

Таблица 2.1

Шихтовой состав керамической массы

Компонент шихты	Содержание, мас.%
каолин беляевский	37
глина балайская	2
глина новорайская ДНО	7
полевой шпат лупико	17
кварцевый песок небольчинский	26
бентонит огланлыкский	1
черепок фарфоровый
первого обжига	3
второго обжига	6
глинозем технический	1

Компоненты шихты (черепок первого и второго обжигов) фактически не влияют на химический состав массы, так как они получены в итоге обжига данной керамической массы. Поэтому необходимо вывести эти компоненты за 100 % из состава шихты. С этой целью необходимо рассчитать пересчетный коэффициент К_Ш:

К_Ш=100/(100-(с₇+с₈)),

Где с₇ и с₈ – содержание компонентов № 7 и 8, мас.%.

Следовательно, К_Ш=100/(100-(3+9))=1,099. Таким образом содержание в шихте каолина беляевского без учета содержания черепка первого и второго обжигов с₁=37*К_ш=37*1,099= 40,66 мас.%, и так далее для всех других компонентов керамической массы.

Таблица 2.1

Шихтовой состав керамической массы без черепка первого и второго обжигов, приведенный к 100

Компонент шихты	Содержание, мас.%
каолин беляевский	40,66
глина балайская	2,20
глина новорайская ДНО	7,70
полевой шпат лупико	18,68
кварцевый песок небольчинский	28,57
бентонит огланлыкский	1,10
глинозем технический	1,10
итого	100,01

Допустимое отклонение от 100% ±0,1%, оно может возникнуть за счет ошибки округления пересчетного коэффициента К_Ш.

Задаем химический состав сырьевых материалов. Полученные данные вносим в таблицу 2.3.

Из таблицы 3.1, сумма содержания оксидов для компонентов шихты отличается. Такое отклонение может быть, вследствие неточности методик определения содержания того или иного оксида в составе данного сырьевого материала.

Для проведения расчета химического состава керамической массы по заданным шихтовому составу и химическому составу компонентов шихты необходимо привести химический состав всех сырьевых материалов к 100% с точностью ±0,1%.

Для этого нужно рассчитать пересчетные коэффициенты:

К_100%,i==100/ С^х.с._i,j,

где i - № сырьевого материала, С^х.с._i,j – cодержание j-го оксида в химическом составе i-го сырьевого материала.

Таблица 2.3

Химический состав компонентов керамической массы, мас.%

Компонент шихты	SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	ППП
Каолин беляевский	47,02	37,37	0,17	0,78	0,32	0,56	0,32	0,12	13,00	99,66
Глина балайская	52,22	34,1	0,4	0, 1	0,08	0,62	0,77	0,62	11,71	100,07
Глина новорайская ДНО	51,5	30,5	-	2,2	0,85	1	1,65	1,57	10,8	100,7
Полевой шпат лупико	74,62	14,44	-	0,55	1,21	0,17	4,00	4,40	0,72	100,11
Кварцевый песок небольчинский	97,61	-	0,03	0,12	-	-	-	-	-	98,76
Бентонит огланлыкский	70,00	15,5	0,24	1,15	2,75	2,75	0,80	1,90	5,22	100,31
Глинозем технический	-	97,53	-	0,04	0,93	0,28	0,10	0,47	0,65	100,00

Таким образом,К_100%,1=100/99,66=1,0034 и так далее, для всех компонентов шихты.

С_{100%,i j}^х.с.= К_100%,1* С_{,i j}^х.с.

Следовательно, содержание SIO₂ в каолине беляевском, приведенное к 100%, С_100%,1^х.с=1,0034*47,02=47,18%.

В результате пересчета получаются данные, представленные в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Химический состав компонентов керамической массы, приведенный к 100%, мас. %.

Компонент шихты	SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	ППП
Каолин беляевский	47,18	37,50	0,17	0,78	0,32	0,56	0,32	0,12	13,04	100,00
Глина балайская	52,87	33,92	0,30	0,70	0,26	0,26	0,76	0,70	10,23	100,00
Глина новорайская ДНО	51,55	30,49	-	2,20	0,85	1,00	1,64	1,58	10,69	100,00
Полевой шпат лупико	74,53	14,42		0,55	1,21	0,17	4,00	4,40	0,72	100,00
Кварцевый песок небольчинский	99,87	-	0,02	0,11	-	-	-	-	-	100,00
Бентонит огланлыкский	69,79	15,45	0,24	1,15	2,74	2,74	0,80	1,89	5,2	100,00
Глинозем технический	-	97,53	-	0,04	0,93	0,28	0,10	0,47	0,65	100,00

Далее производим расчет вклада каждого сырьевого компонента в химический состав массы (B_i^х.c.).

Известно из табл. 2.2, что каолина беляевского в шихте содержится C₁= 40,66 мас.%. Следовательно, каолин вносит в химический состав шихты В₁^SiO2=С₁*%SiO₂/100=40,66*47,18/100=19,18%.

В₁^Al2O3=С₁*%Al₂O₃/100=40,66*37,50/100=15,25%.

В₁^TiO2=С₁*%TiO₂/100=40,66*0,17/100=0,07%.

Таким же образом определяем вклад всех остальных составляющих химического состава каолина. Полученные данные заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5

Вклад сырьевых компонентов в химический состав формовочной массы. Химический состав фарфоровой массы, мас.%

Компонент шихты	SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	ППП
Каолин беляевский	19,18	15,25	0,07	0,32	0,13	0,23	0,13	0,048	5,30	40,65
Глина балайская	1,16	0,76	0,0066	0,01	0,005	0,005	0,01	0,01	0,22	2,18
Глина новорайская ДНО	3,97	2,34	0,00	0,16	0,06	0,07	0,12	0,12	0,82	7,54
Полевой шпат лупико	13,92	2,70	0,00	0,10	0,22	0,03	0,74	0,82	0,13	18,66
Кварцевый песок небольчинский	28,55	0,00	0,005	0,03	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	28,58
Бентонит огланлыкский	0,76	0,16	0,002	0,01	0,03	0,03	0,008	0,02	0,05	1,07
Глинозем технический	0,00	1,07	0,00	0,00044	0,01	0,003	0,001	0,005	0,007	1,09
Химический состав фарфоровой массы	67,54	22,28	0,08	0,63	0,45	0,41	1,01	1,06	6,5	100,00

Суммирование по строкам дает шихтовое содержание данного компонента с точностью ошибки округления. Химический состав керамической массы получается в результате суммирования по столбцам.

С_SiO2^{кер.масса}= В_i^SiO2=19,18+1,16+3,97+13,92+28,55+0,76+0,00=67,54%.

Определен химический состав керамической массы. Рассчитываем химический состав керамического черепа, получаемого в результате обжига изделий, полученных на основе данной шихты. Для этого необходимо рассчитать химический состав керамической массы без потерь' при прокаливании (ППП).

Рассчитаем коэффициент пересчета:

К_ППП=100/100-ППП,

Следовательно, содержание SiO₂ в керамическом черепе

С_SiO2^{кер.череп}= С_SiO2^{кер.масса} * К_ППП.

К_ППП=100/(100-6,5)=1,07, следовательно С_SiO2^{кер.череп}=1,07*67,54=72,23%;

С_Al2O3^{кер.череп}=1,07*22,28=23,83%.

Таким же образом производим расчет для всех остальных оксидов, определяющих химический состав керамического черепа. Результаты расчета представлены в таблице 2.6.

Таблица 2.6

Химический состав керамического черепа, мас.%

SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O
72,23	23,83	0,08	0,67	0,48	0,44	1,08	1,13	99,94