Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Технология электрокерамики

..pdf
Скачиваний:
64
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.52 Mб
Скачать

'Jg Физико - технические свойства питийсодержа цих и ц е л ь з и а н о в ы х м а т е р и а л о в

Страна-изго­ товитель, обозначение материала

Л и т и ii с 0-

де р ж а щ и е

ма т е р и а л ы Швейцария: Альфастеа 0 Альфастеа 01

«СССР: ЛС-9 С-100

Ц е л ь з и а- н о в ы е ма ­ т е р и а л ы ПНР, -120*

ЧССР,

725828.001*

СССР:

ЦМ-4

БАС-1

БАС-2

°/

 

Водопоглощенпе,

Кажущая­

 

ся плот­

 

ность,

 

г / с и 3

0—0,5

2,05

0—0,5

2,00

25—27

1,45—1,48

0

2,33

0

3,00—3,30

0

3,20—3,40

0

3,00—3,10

0

3,40—3,50

0

3,25—3,30

Предел прэчпости при

6 2

с

*

изгибе,ударном -см/см*-кгс

6

5

§

Диэлектрическаяпр часприннцаемость °С20иМгц1те

Огнеупорность,°С

 

 

 

о

 

а

 

 

 

стати­

 

 

г о

о

 

 

 

ческом

сжатии

 

о °

go

 

 

 

— о

 

 

изгибе,

кгс/см'

 

 

. о

О э

 

 

 

кгс!смг

 

 

а

л

И

?

 

 

 

 

 

 

g

 

 

О

U

 

 

 

о

 

 

 

550—700

200—300

4000—5000

1.5—2,0

0,5—0,2 0,9—1,0

1300

400—500

150—200

3000—4000

1.6—2,0

<0

0,8—0,9

1320

400—500

-

-

1.5—1,8

0,2—0,6

 

-

-

850

 

 

 

 

1,7

 

 

900—1003

300—500

1,7—2,0 2,0—2,5 6,5—7,0

800

-

-

3,5

8—10

 

 

800—1000

-

-

2,2—2,6 6.5—7,5

1400

 

 

3,0

9—9.5

 

 

 

 

 

 

900—1200

 

 

 

 

2,5

7 - 7 . 5

 

* Указаны требования.

Т а б л и ц а 1-7

Удельное

объемное

электричес­ кое сопро­ тивление при 200 °С н частоте 1 Мгц.

ом см

10°—101 0 10»—10"»

(1—5). 10"

10"—-10'»

t g 5 при

частоте 1 Мгц н

20 "С

-

0,0001 — —0.002

Электрическая проч­ ность, кв/мм

3 - 5 2—3

5 - 6

28

30—40

10»

0,0006

2J

104—10"

0,0002—

26—33

 

—0,0003

 

10'*

0,0002—

23

 

—0,0003

 

10'*

0,0002—

20

 

—0,0003

 

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

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2-1

Х а р а к т е р и с т и к а месторождений

глинистого

сырья

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доля сырья,

 

 

Запас

сырья

Дгбыча

используемо­

Сырье

Месторождение

по

категориям

сырья в

го электро-

 

А + В + С,,

1966

г.,

керамической

 

 

 

тыс. in

тыс.

m

промышлен­

 

 

 

 

 

 

 

ностью (ориен­

 

 

 

 

 

 

 

тировочно),

%

Огнеупор­

Веселовское

 

12 069, в

287

80

 

ные глины

 

том

числе

 

 

 

 

 

 

основных

 

 

 

 

 

 

глин

7 000

 

 

 

 

 

Ново-Райское

 

82

115

1 030

7—8

 

 

Часовъярское

 

81

115

1 800

7—8

 

Тугоплав­

Артемовское

 

41 708

550

100

 

кие глины

Николаевское

 

17910

174

100

 

 

Никнфоровское

 

8 650

117

100

 

Каолины

Просяновское

 

114 893

890

15—20

 

 

Глуховецкое

 

50

202

720

 

 

27

Химический состав и

с в о й с т в а о г н е у п о р н ы х глин

 

 

 

 

 

 

 

Содержание окислов, мае. %

 

 

Потери

Количество

га '

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Месторождение

 

 

 

 

 

 

 

при прока­

фракций

 

 

глины, сорт

S i O a

А1а Оз

F e a 0 3

СаО

MgO

R 2 0

T i O a

ливании,

менее 1

•=( щ .

 

 

%

мкм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о Е: га

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Веселовское:

 

 

0,83

 

 

 

 

 

 

 

 

ДВ-1

53,96

30,95

0,73

0,78

2,27

0,65

9,12

72,58

13,5

20,7

ДВ-2

57,32

28,91

0,92

0,65

1,02

7,'98

0,70

8,00

67,52

19,5

17,8

д в - п к

60,67

25,89

1,03

0,73

0,72

1,98

0,78

7,61

85.0Г)

27,6

13,4

Ново-Райское:

 

 

0,99

0,56

 

2,79

0,68

9,25

 

 

 

ДН-0

53,81

30,94

0,73

77,36

12,8

23,0

Д Н 1

55,10

30,95

1,03

0,58

0,73

2.22

0,74

8,56

67,59

17,2

19,2

Д Н 2

55,67

29,65

1,23

0.49

0,71

2,04

0,70

8,79

70,22

16,9

22,2

Д Н З

57,71

27,05

2 72

0,54

0,68

1,63

0,85

8,08

65,21

22,3

~>\'~\

Д Н 1 ПК

60,63

23,26

з!зё

0.46

0,57

2,76

0,97

6.72

55,32

29,9

15,9

Часовъярское:

 

2S.30—

 

 

 

0,86—

0,36 -

 

 

-

 

основная различных

49,40—

0,71 —

0 , 2 -

0,16—

6,94—12,73

67,80—

 

марок

—61,00

36,70

2,00

1,1

1,00

3,56

1,42

 

96,30

 

полукислая 41 ПК

58,30

17,10

0,41

0,1

0,15

0,72

0,27

3,6

33,10

 

16,27

полукислая Ч2П[<

78,30

26,80

2,50

0,94

1,10

3,28

1,36

9,73

70,40

 

 

Дружковское

47,00—

32,40—

0,81 —

0,72—

0.16—

1,18—

 

9,50—11.46

-

-

-

 

57,00

37.01

1,32

1,38

0,50

3,48

 

 

Латнеиское

46,65—

24,00—

1,04—

0,47—

0,43—

0,24—

Следы

11,73—

-

-

-

 

55,88

38,20

1,31

0,96

1,00

0,53

- 0,2 7

16,89

Ннжне-У вельское

52,51 —

27,54—

1,85—

0.10—

0,69—

0.29—

0,02—

9,30—10,91

-

-

-

 

58,90

32,50

3.01

0.83

1,33

0,83

0,19

 

Трошковское

45,49—

28,93—

0,43—

0,46—

0,14—

0,04—

0,24—

11,06—

 

55,01

37,32

2,73

2,30

1.81

1.59

0,96

17,70

 

 

 

Т а б л и ц а 2-2:

 

Темпера­

 

тура спе­

о ё

кания, "С

 

1700

1150—1300

1700

1150—1300

1700

1150—1250

1700

1100— 1300

170 J

1101— 1300

17Э0

1100—1250

1700

1100—1250

1680

1150—1200

1630

1100—1300

1580

> 1300

1690

1300

--

--

--

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

Однако объем роста добычи глин и особенно заклад­

ка и освоение карьеров на

новых месторождениях за­

метно отстают от прироста

запасов. Это отставание

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

электрокерамической

промышленности,

в

табл.

2-2 —

свойства этого сырья [Л. 2-6—'2-8].

 

 

 

За последние годы во ВНИИЭК завершена

работа

по исследованию и

технологическому

апробированию

глин и других пород

ряда разведываемых

месторожде­

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 , % )

 

 

Размер

зерен, мм

 

 

ГлпшютыП материал

0,25—

0,05—

0,01 —

0,005—

0—001

0,25

 

0,05

0,01

0,005

0,001

 

Удельная поверх­ ность, м?\г

Глуховецюш

као­

0,22

13,80

28,80

8,20

21,50

27,48

76

лин

гли­

0,10

2,60

6,50

7,90

9,10

78,80

198

Часовъярская

на

 

0,50

2,50

0,30

12,90

13,40

64,30

760

Пыжевский бенто­

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

ризующих агрегатов монотермита

с размером

чешуек

от 2X6 до 10X45 мкм. Показатель

преломления

моно­

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.

Содержание A l 2 0 3 + T i 0 2 , %

3^35

Содержание Fe 2 0 3 , %

=^1,3

Огнеупорность, °С

^171 0

Число пластичности по ГОСТ 5499-59

>15

Содержание частиц размером < 1 мкм, %

Ss60

Содержание частиц размером <10 мкм, %

^8 5

Влажность,

%

sS,20

2-2.

КАОЛИНЫ

 

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

новлено, что

максимальным

количеством частиц

менее

1 мкм отличается глуховецкий каолин (58—65%),

затем

просяиовскпй

(38—48%) и наименьшим — кыштымскнй

(19—23%). В просяиовском

(мокрого и сухого обогаще­

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

большой экзотермический эффект

в интервале темпера­

тур

1 150—1 275 °С, связанный

с кристаллизацией

аморфной кремнекислоты, оставшейся от окончательной кристаллизации муллита.

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

31

водосодержаиие и воздушная усадка и уменьшается 'Пре­

дел прочности 'при статическом

изгибе в воздушно-сухом

состоянии; г)

уменьшается огневая усадка

при 1 320°С;

д) возрастает

водопоглощение.

 

 

Сравнительное исследование широко используемых в

изоляторной

.промышленности

каолинов

показало, что

лучшим по чистоте (минимальному содержанию приме­ сей) является каолин Глуховецкого месторождения (табл. 2-5), по формовочно-сушильным свойствам — кыштымский каолин, характеризующийся низкой дисперсностью, высокой скоростью фильтрации, большей воздушной усад­ кой и большей механической прочностью образцов в воз­ душно-сухом состоянии. Просяновский каолин по своим свойствам занимает промежуточное положение между глуховецким и кыштымским каолинами. Каолины для изоляторной промышленности должны отвечать требова­ ниям ГОСТ 6138-61:

 

 

 

 

 

 

1 -й сорт

2-it спрт

Содержание,

 

%:

 

 

 

 

окиси железа, Fe,0,

< 0 , 5

< 0 , 8

двуокиси

титана,

ТЮ ,

< 0 , 6

< 0 , 6

ангидрида

серной

 

кислоты, S03

< 0 , 8

< 0 , 8

 

< 0 , 3

< 0 , 3

Механические

примеси,

%:

<0,04

<0,05

 

 

 

 

 

 

остаток

на сите №

0056 . . . .

<0,50

<0,60

<0,60

<0,70

Усадка

при

105—110

°С, % . . . .

5^4

 

Порог

структурообразованпя каолино­

 

 

вой суспензии, г/см3

 

 

1,28—1,36

1,28—1,36

Активная щелочность

(рН)

< 9 , 5

0 , 5

 

 

 

 

 

 

<2 0

<2 0

2-3. ПОЛЕВОШПАТОВЫЕ ПОРОДЫ

В качестве флюсующего материала при изготовлении фарфора используют полевые шпаты, представленные

минералами

щелочной

или щелочно-земельной групп

[Л. 2-1—2-5;

2-12—2-16].

Наиболее широко применяют

полевые шпаты щелочной группы, особенно калиевый полевой шпат — ортоклаз (КгО • А^ОзбБЮг) и по хи­ мическому составу не отличающийся от ортоклаза микроклин. В промышленности используют калиевый поле34

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ