Лабораторная работа № 4.1. Производство строительной керамики

В качестве основного сырья может быть использована одна из местных легкоплавких глин в количестве 60 - 90 %. Как добавку используют (по заданию преподавателя):

— горелую землю – отход литейного производства, состоящий на 85-90 % из SiO₂ с добавкой глинистых минералов, жидкого стекла и т.д.,

— шлаки ОЭМК, полученные по воздушно-сухой технологии и с помощью гидравлического охлаждения (можно провести сравнительные испытания применяемых шлаков),

— гальваношламы – отход гальванических производств (вводить ≤ 10 %),

— отходы обогащения железистых кварцитов КМА.

Формование изделий осуществляют с помощью полусухого (влажность до 10%) или пластичного прессования (влажность 15 - 25 %). Сырец после прессования взвешивают, определяют размеры и затем высушивают. После определения усадки при сушке образцы обжигают при температуре 850 – 1000 ⁰С. После обжига определяют огневую и общую усадку, водопоглощение и прочность на сжатие образцов.

С особенностями технического анализа, технологии производства керамики и огнеупоров можно ознакомиться в работах [23, 29, 30, 34].

Лабораторная работа № 4.2. Получение шлакощелочных жаростойких бетонов

Основой производства таких изделий является тонкодисперсный шлак и жидкое стекло. Лучше использовать феррохромные и сталеплавильные шлаки, склонные к силикатному распаду и полученные по воздушно-сухой технологии. Шлак в данном случае выступает как наполнитель бетона и отвердитель жидкого стекла.

Получение образцов жаростойких бетонов осуществляют следующим образом. Смешивают 15 - 30% тонкодисперсного шлака с 70 - 85% боя огнеупоров. Огнеупоры предварительно подвергают дроблению. Полученную смесь доводят до пластичного состояния жидким стеклом и быстро заформовывают с виброуплотнением. Через 3 суток после воздушного твердения образцы подвергают обжигу. Часть образцов обжигают при температуре 600 - 1000 ⁰С и определяют огневую усадку, плотность и предел прочности при сжатии в сравнении с образцами только после воздушного твердения и сушки. При соответствующем подборе огнеупорного заполнителя изделия из такого бетона могут эксплуатироваться при температурах до 1200 ⁰С.

Керамобетоны на других связующих (фосфатных, алюминатных, алюмофосфатных и т.д.) показаны в работе [29].

Лабораторная работа № 4.3. Подбор состава глазури для керамики

Глазурь на керамическом изделии находится обычно в виде тонкой стекловидной пленки (0,1-0,3 мм) и сообщает ему непроницаемость по отношению к жидкостям и газам, блеск и декоративность. Такая стекловидная пленка может образовываться при политом обжиге изделия либо в результате стеклообразования на самом изделии из исходных тонкоизмельченных составных частей глазури (чаще всего это глазури на фарфоре), либо в результате сплавления частиц молотого стекла (бой стеклоизделий или стекло, сваренное особо - фритта). В настоящее время получают развитие работы по созданию на поверхности керамики ситалловой глазури.

С особенностями варки фритты (в том числе с использованием отходов) можно ознакомиться в работе [34].

При проведении лабораторной работы глазурь наносится на керамическое изделие известного химического состава. Определяется его коэффициент термического расширения (КТР), который зависит от химического состава и рассчитывается по правилу аддитивности [30]. Наиболее часто при расчете глазурей пользуются методом Винкельмана и Шотта, по которому коэффициент расширения материала в зависимости от его окисного состава определяют по формуле:

= p_iε_i , (12)

где p_i – содержание окислов в материале, %, ε_i – эмпирические числовые факторы, характеризующие расширение окислов (см. приложение 2).

КТР получаемой глазури должен быть близким по значению КТР керамического черепка.

Глазурь готовят на основе молотого оконного или бутылочного стекла (химический состав стекла в работе [35]). Исходя из расчетов КТР, определяют состав и количество добавок, повышающих или снижающих общий КТР глазури. Отходы, применяемые для приготовления глазури, не должны иметь высокую температуру плавления.

Помол глазури осуществляют мокрым способом, нанесение глазури на черепок осуществляют розливом (окунанием) или распылением глазурного шликера. Политой обжиг проводят при температурах 950 – 1000 ⁰С.