Рис. 6.2. Зависимость объемной общей усадки керамического кирпича

От массовой доли добавки гкж-11 и температуры обжига

На основании результатов расчета построена диаграмма зависимости предела прочности при сжатии керамических образцов от содержания добавки метилсиликоната натрия и температуры обжига (рис. 6.3).

Установлено, что введение добавки метилсиликоната натрия с массовой долей 0,3 % позволяет повысить прочностные показатели керамического кирпича до 20,9…23,5 МПа на всем исследованном интервале температур (960…1000 ºС).

Также на основании полученных экспериментальных данных рассчитано уравнение регрессии, описывающее зависимость предела прочности при сжатии керамического кирпича от содержания добавки метилсиликоната натрия и температуры обжига:

Y (R_cж) = 16,89 + 1,85Д – 0,21Т + 1,55Д² – 0,55Т² + 0,13 ДТ.

Рис. 6.3. Диаграмма зависимости предела прочности при сжатии (МПа)

Керамического кирпича от содержания добавки гкж-11 и температуры обжига

Определен рациональный состав шихты для производства керамического лицевого кирпича:

- глинистое сырье месторождения Боево–2 - 100 %

- метилсиликонат натрия (сверх 100%) - 0,27–0,3 %

Рекомендуемая максимальная температура обжига – 970–990 ºС.

Выводы

1. Разработки по оптимизации состава многокомпонентной шихты ВКЗ для производства облицовочной керамической плитки обеспечили снижение усадочных деформаций изделий, повышение прочности при изгибе на 30 % при уменьшении коэффициента вариации в 3 раза.

2. Выполненные исследования по изучению влияния ионогенных ПАВ на процессы формирования структуры каолинсодержащего сырья и свойства керамических изделий обеспечили вовлечение в производство глинистого сырья Воронежской области с большим содержанием примесей.

3. Разработанные шихтовые составы на основе каолинсодержащих глин с использованием добавки метилсиликоната натрия позволили получить керамические облицовочные изделия марки 200 с морозостойкостью 90–100 циклов.

4. Экономическая эффективность применения добавки метилсиликоната натрия при производстве керамических изделий может быть достигнута за счет:

• снижения материальных затрат на транспортировку при вовлечении в производство керамических изделий местного каолинсодержащего сырья;

• повышения отпускной цены, соотносимой с увеличением и однородностью прочностных показателей (по коэффициенту вариации) выпускаемых керамических изделий.

Заключение

По итогам выполнения комплекса исследований, можно сделать следующие выводы:

1. Предложенная концепция формирования структуры сырца с ионогенными ПАВ учитывает влияние вида и массовой доли добавок в зависимости от минералогического состава шихты и позволяет повысить качество керамических изделий.

2. Установлено изменение адсорбционной способности глин различного минералогического состава от вида и массовой доли применяемых ионогенных ПАВ.

3. Доказано, что количество адсорбционно-связанной влаги в полиминеральной шихте увеличивается при использовании в качестве адсорбтивов растворов ионогенных добавок ПАВ, что способствует улучшению формовочных свойств пресс-порошка. Плотность сырца при прессовании возрастает с 2050 до 2095 кг/м³.

4. На основании результатов электронной микроскопии показано, что повышение прочности сырца и обожженных изделий обеспечивается в процессе формования за счет увеличения числа контактов между частицами твердой фазы. Экспериментально подтверждено, что введение ионогенных ПАВ в многокомпонентную каолинсодержащую шихту позволяет повысить прочность обожженных изделий на 30 %, при этом коэффициент вариации уменьшиться в 3 раза.

5. Установлено, что введение добавки метилсиликоната натрия обеспечивает повышение и стабильность прочностных показателей обожженных изделий независимо от изменения влажности формовочной шихты в условиях полусухого прессования (6–8 %).

6. Полученные полиномиальные модели методом активного планирования эксперимента позволили оптимизировать прочностные характеристики керамических облицовочных изделий и снизить усадочные деформации. Максимальное значение прочности при изгибе керамических образцов достигается в составах без добавок с соотношением RO/R₂O = 0,2–0,5. Для шихт с гидрофилизирующей добавкой повышение прочностных показателей образцов наблюдаются в составах с соотношением RO/R₂O = 0,3–0,5, а с гидрофобизирующей добавкой RO/R₂O = 0,2–0,3.

7. Разработанные шихтовые составы на основе каолинсодержащих глин с использованием добавки, метилсиликоната натрия позволили получать керамический лицевой кирпич марки не менее 200 с морозостойкостью 90–100 циклов.

8. Выполненные исследования определяют пути управления процессом формирования структуры керамических материалов при введении ионогенных добавок ПАВ в процессе массоподготовки и формования сырца и обеспечивают заданный уровень качества керамических изделий.