книги из ГПНТБ / Технология электрокерамики

Г Л А В А В Т О Р А Я

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРОКЕРАМИКИ

Освоение производства более совершенных керами­ ческих материалов и новых эффективных процессов производства потребовали соответствующего развития сырьевой базы электрокерамической промышленности. Основным сырьем для электрокерамической промыш­ ленности являются тугоплавкие огнеупорные глины, каолины, пегматиты и полевые шпаты [Л. 2-1—2-5]. Кроме того, в электрокерамической промышленности используют новые сырьевые материалы: волластонит, тальк, глинозем, циркон и др.

2-1. ОГНЕУПОРНЫЕ ГЛИНЫ

За последние 10 лет взято на учет 15 крупных месторождений тугоплавких глин с общими запасами сырья 189 млн. т и 7 крупных месторождений огнеупор­ ных глин с общими запасами сырья 227 млн. г, что составляет по тугоплавким глинам около 30% и по

27

огнеупорным глинам более 60% всех ранее разведан­ ных и взятых на баланс запасов глин, пригодных для производства электрокерамики.

в развитии сырьевой базы начинает сдерживать рост электрокерамического производства. До настоящего вре­ мени около 75% общего выпуска продукции электро­ керамической промышленности базируется на сырье нескольких месторождений, расположенных на террито­ рии УССР, огнеупорных глин: Веселовском, Ново-Рай­ ском, Часовъярском; тугоплавких глин: Артемовском, Николаевском, Никифоровском. Для огнеупорного при­ паса в небольшом количестве используют глины Латненского месторождения (Воронежская обл.).

В табл. 2-1 представлены некоторые характеристики основных эксплуатируемых месторождений сырья для

ний, которые должны стать основными сырьевыми источ­ никами электрокерамической промышленности различ­ ных районов страны.

В табл. 2-3 приведены результаты определения гра­ нулометрического состава некоторых глин и каолинов, а также результаты определения их удельной поверх­ ности по методу низкотемпературной адсорбции азота.

Т а б л и ц а 2-3 Дисперсность глинистых м а т е р и а л о в (содержание ф р а к ц и й , % )

нит

29

Большинство заводов, изготовляющих фарфоровые изделия, использует часовъярскую глину, которая (по данным микроскопического анализа) состоит в основ­ ном из чешуйчатых и крипточешуйчатых, хорошо поля­

термита равен 1,554._ Агрегаты монотермита насыщены мельчайшими зернышками и иголочками не поддающе­ гося диагностике минерала с высоким показателем пре­ ломления.

Термическим анализом часовъярской глины установ­ лен эндотермический эффект при температуре 110— 120 °С, отражающий удаление связанной воды, и эндо­ термический эффект при 530 и 580 °С, связанный с вы­ делением конституционной воды. Первый экзотермиче­ ский эффект наблюдается при температуре 950—1 000 °С. Этот эффект резко отличается от соответствующего эффекта у каолинов. Слабое проявление высокотемпе­ ратурного эффекта в [Л. 2-10, 2-12] объясняется мине­ рализующим действием присутствующих в монотермите щелочей.

Кривая усадки часовъярской глины отличается от­ сутствием отчетливых признаков отражения термических эффектов. Она имеет плавный, почти горизонтальный ход примерно до температуры 930°С, после чего начи­ нается интенсивное развитие усадки, заканчивающееся при температуре около 1 200°С. К глинам, используе­ мым в производстве электрокерамики, предъявляют тре­ бования, указанные ниже.

Используемые изоляторной промышленностью каолины представлены минералом каолинитом с примесями квар­ цевых зерен и слюдистых минералов, л также небольших количеств карбонатов, единичных кристаллов рутила, гема­ тита и окислов железа [Л. 2-1, 2-4, 2-9]. Состав каолинита выражается формулой Al 2 0 3 - 2Si0 2 • 2Н 2 0 . Теоретическое

30

содержание Si02 -46,6%; AI2 03 —39,48% и H2 0—13,92%. Показатель преломления крупно- п мелкочешуйчатой разности каолинита—1,561 —1,563; величина отдельных че­ шуек 3-10—6-20 мкм, толщина сростков каолиннтовых чешуек 15—20 мкм. В минералогическом составе исполь­ зуемых каолинов имеются следующие различия: наиболь­ шее количество глинистого вещества содержит глуховецкий каолин, ему же присуще наименьшее содержание по­ левого шпата, гпдроелюды и примесей: кыштымскне као­ лины электролитного обогащения отличаются меньшим содержанием глинистого вещества и большим содержани­ ем полевого шпата, .гидрослюд и примесей. В результате определения гранулометрического состава каолинов уста­

ния) и кыштымскнх каолинах практически отсутствуют частицы размером менее 0,24 мкм, тогда как в балайском каолине их содержание составляет 10,5%- Балайскмй каолин содержит и большее количество частиц раз­ мером от 0,24 до 0,4 мкм.

Результаты определения воздушной усадки и пластич­ ности каолинов показали, что просяиовскпй и кыштым­ скнй каолины, у которых практически отсутствует фрак­ ция частиц размером менее 0,24 мкм, обладают в 1,5—2 раза меньшей воздушной усадкой, чем балайскпй каолин. Благодаря высокой дисперсности балайский ,каолин обла­ дает также и повышенной пластичностью.

Дифференциальные кривые нагревания каолинов раз­ личных месторождений и групп имеют аналогичный ха­ рактер. На термограммах каолинов четко обозначены три термических эффекта: шервый эндотермический в ин­ тервале температур. 490—635 °С, связанный с дегидрата­ цией каолинита; второй экзотермический в интервале температур 930—1 085°С, связанный с разложением метакаолинита и кристаллизацией оставшихся после дегидра­ тации AI2O3 и БЮг, с образованием муллита; третий не­

аморфной кремнекислоты, оставшейся от окончательной кристаллизации муллита.

Кривая усадки каолинита имеет ступенчатый ход: нез­ начительная усадка в момент эндотермического эффекта,

31