РАЗДЕЛ 2
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ И ГЛАЗУРЕЙ, МЕТОДЫ ИХ
ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Сырьевые материалы, их характеристика. Приготовление керамических
пигментов и глазурей
Для приготовления опытных сырых глазурей использовали следующие сырьевые
материалы: пегматит шевченковский; песок кварцевый авдеевский, ГОСТ 22551-77;
мел славянский, химически осажденный, ГОСТ 12085-73; каолин просяновский марки
КФ, ГОСТ 21286-75; углекислый барий технический, ГОСТ 2547-45; оксид цинка, ТУ
301-10-013-89; тальк тонкомолотый миасский, ТУ 21-25-2-17-78; глина
красно-бурая ново-александровская ГОСТ 26594-85; технический глинозем ГОСТ
6912-87; технический магнезит ГОСТ 1216-75, а также промышленные отходы в виде
шлака Приднепровской ТЭС и шлама Днепровского алюминиевого комбината (г.
Запорожье).
Для разработки составов керамических пигментов использовали оксид кобальта
(ll), ТУ 6-09-2645-73 (марки Ч); оксид железа (lll), ТУ 6-09-1418-78 (марки ОСЧ
2-4) или прокатную окалину Новомосковского трубного завода.
Химический состав применяемых сырьевых материалов приведен в табл. 2.1.
Минералогический состав шевченковского пегматита по данным рентгено-фазового
анализа (РФА) – рис. 2.1.-а представлен кристаллами b-кварца, а также
низкотемпературной формой калиевого полевого шпата (K2O·Al2O3·6SiO2) –
микроклином и высокотемпературной модификацией натриевого полевого шпата
(Na2O·Al2O3·6SiO2) - a-альбитом. Это подтверждается результатами комплексного
термического анализа (рис. 2.2.-а), в частности, присутствием эффекта
полиморфного эндотермического перехода b-кварца в a-кварц при 5750С и
Таблица 2.1.
Химический состав сырьевых материалов, мас.%
Наименование материалов
SiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
TiO2
CaO
MgO
Na2O
K2O
BaO
ZnO
MnO
CoO
п.п.п.
Сумма
Пегматит шевченковский
70,2
15,9
1,25
0,70
1,67
0,68
2,5
6,3
0,8
100,00
Песок кварцевый авдеевский
96,4
2,31
0,15
0,24
0,36
0,12
0,42
100,00
Мел славянский
7,51
1,44
0,24
50,33
0,17
0,28
0,4
39,63
100,00
Каолин просяновский
48,0
34,78
1,10
0,88
0,36
0,21
0,26
0,41
14,0
100,00
Тальк миасский
59,55
0,39
1,85
0,05
30,61
0,1
0,11
7,34
100,00
Углекислый барий
0,03
0,32
0,01
0,36
0,04
77,1
22,14
100,00
Цинковые белила
-
100,0
100,00
Глина красно-бурая
58,4
10,83
5,36
0,87
8,00
1,87
0,72
1,52
12,43
100,00
Технический глинозем
100,0
-
100,00
Технический магнезит
100,0
100,00
Шлак Приднепров-
ской ТЕС
49,4
21,7
4,4
16,4
3,93
0,91
1,08
1,08
1,1
100,00
Красный бокситовый шлам
9,07
16,6
44,5
5,71
8,05
0,75
5,8
9,5
100,00
Оксид кобальта (ll)
-
100
100,00
Оксид железа (lll)
100,0
-
100,00
эндоэффекта при 11200С, который преимущественно обусловлен плавлением альбита.
Рис. 2.1. Рентгенограммы опытных сырьевых материалов:
а) – пегматит; б) – железная окалина.
А - a-альбит; К - b-кварц; М – микроклин;
в – вюстит; ж – маггемит; м – магнетит.
Гранулированный шлак Приднепровской ТЭС представляет собой плотные гранулы
размером 5-15 мм. Отсутствие условий равновесной кристаллизации и резкое
охлаждение расплавленной минеральной части твердого топлива ведет к образованию
в основном стекловидной структуры [167, 169].
По данным дифференциально-термического анализа (ДТА) топливного шлака (рис.
2.2.-б) отмечен экзотермический эффект при температуре 2900С, который связан с
окислением вюстита (FeO) до гематита (a-Fe2O3) [194].
Рис. 2.2. Кривые ДТА опытных сырьевых материалов:
а – пегматит; б – шлак ТЭС; в – бокситовый шлам; г – железная окалина.
Размягчению стекла соответствует эндоэффект при 5400С, а кристаллизации муллита
пик - при 10000С. Эндотермический эффект при 11500С обусловлен образованием
расплава исследуемого шлака.
Минералогический состав используемого в работе красного шлама представлен
содалитоподобным гидроалюмосиликатом натрия, гидрогранатами состава
3CaO·Al2O3·SiO2·6H2O и 3CaO·(Al,Fe)2O3·2SiO2·2H2O, гематитом, кальцитом,
рутилом, а также титансодержащим комплексом типа перовскита CaO·TiO2 [165, 166,
186].
Дифференциально-термическими исследованиями шлама (рис. 2.2.-в) установлено,
что:
при температурах 1000С и 5200С происходит удаление соответственно
адсорбированной и химически связанной влаги из гидратов, содержащихся в шламе
(гидрогранатов, гидросиликатов натрия и др.);
эндоэффект при температуре 3100С обусловлен дегидратацией гетита (FeООН) и
переходом его в гематит (a-Fe2O3);
при температуре 7300С имеет место эндотермический эффект, который частично
связан с диссоциацией карбоната кальция, а также с обратимым полиморфным
превращением гематита в маггемит (g-Fe2O3);
переходу g-Al2O3 в a-Al2O3 соответствует экзотермический эффект с максимумом
при температуре 9500С;
плавлению легкоплавких соединений, входящих в состав бокситового шлама,
соответствует эндоэффект при 11800С.
Прокатная окалина по результатам проведенного рентгенофазового анализа (рис.
2.1.-б) представлена преимущественно вюститом (FeO) до 55 мас.%, а также
магнетитом (Fe3O4) и маггемитом (г-Fe2O3) в сумме около 45 мас.%.
На кривой ДТА окалины (рис. 2.2.-г) отмечены экзотермические эффекты при 290 и
6000С. Первый пик обусловлен окислением магнетита и вюстита соответственно до
маггемита и гематита. Экзоэффект при температуре 6000С, очевидно, обусловлен
полиморфным превращением г-Fe2O3 в б-Fe2O3.
Опытные керамичес
- Київ+380960830922