Există astfel de etape de transformare a materialului lut în timpul tragerii:
- la temperaturile inițiale de ardere, mineralele inițiale sunt distruse în procese: deshidratare, disociere, amorficare;
- Cu încălzire suplimentară, se produc procese de sinterizare în fază solidă și în continuare.
Într-un cuptor la temperaturi de 700 până la 900 ° C, mineralele primare din argilă sunt descompuse și transformate într-un amestec de minerale amorfe argilă, cationi metalici și anioni de hidroxid, și grupele acide de minerale intacte cereale (cuarț, feldspat, etc.).
Cu o creștere suplimentară a temperaturii în timpul arderii cărămizilor ceramice, apar reacții de interacțiune între aceste componente și acele părți care sunt produse de descompunerea mineralelor care nu sunt distruse la aceste temperaturi.
Inițial, cu creșterea temperaturii, apar procese de difuzie, ca urmare a formării compușilor eutectici fuzibili și a apariției topiturii de fază lichidă.
Cele mai fuzibile sisteme sunt RO-Al2O3-SiO2. unde R este metalul alcalin. Odată cu creșterea temperaturii în cuptorul de cărămizi ceramice, cantitatea de fază lichidă crește datorită implicării noilor compuși eutectici în topitură.
Mai întâi, topitura are o viscozitate minimă și fluiditate maximă. Mai mult, compușii refractari cum ar fi Al2O3 și Si02 sunt implicați în topitură. În această perioadă, viscozitatea topiturii crește, iar fluiditatea este redusă semnificativ.
Dacă sistemul are un număr insuficient de puncte de topire, atunci se efectuează reacții în fază solidă și se formează noi compuși cristalini: spinel - cu un exces de MgO; anorthitul, wollastonitul - cu un exces de CaO.
În funcție de temperatura cuptorului de ardere, în sistem pot fi prezente următoarele stări de fază:
- solid și gazos;
- în principal solide, lichide și gazoase;
- în principal lichid, solid și gazos, etc.
Să ne referim la procesele care apar atunci când temperatura afectează materiile prime de lut, adică în timpul tragerii.
Când materiile prime argiloase încălzite în fabricarea materialelor de construcție ceramice sunt procese complexe fizico-chimice și chimice. Sub materii prime argiloase pentru producția de cărămizi ceramice trebuie să înțeleagă toți constituenții săi naturali și artificiali, care sunt supuse la încălzire și de calcinare: vlăguit, aditivi și inflamabile aliere, fluxuri și mlaștini etc.
După distrugerea termică a mineralelor argiloase sunt formate de silice amorfă și alumină amorfă, care sunt chimic elemente active reacționează și interacțiunea chimică cu celelalte elemente care sunt în sistem.
Deoarece 750 ° C, dioxid de siliciu amorf, reacționează cu cationi ai metalelor alcaline și alcalino-pământoase, care sunt formate în distrugerea mineralelor argiloase și săruri care sunt materii prime pentru o producție de produse ceramice.
Ca urmare a interacțiunii acestor elemente, se formează topituri de silicat lichid. Silurile se topesc pe suprafețele dure ale mineralelor nereacționate și, sub acțiunea forțelor de tensiune superficială, aceste minerale se trag împreună.
O parte din alumină intră în reacții în fază solidă, o parte din alumină trece în topitură și mărește viscozitatea acestuia și apoi reacționează cu silice pentru a forma mulit.
Prin creșterea temperaturii de ardere a cărămizilor ceramice peste 1000 ° C, oxidul de fier (Fe2 O3) are loc în oxid de fier (FeO), care reacționează în mod activ cu silice amorfă și cantitatea de fază lichidă în sistem crește brusc.
Reacții similare au loc cu CaO și MgO. Cantitatea de fază lichidă este mărită la o asemenea cantitate încât dispare un contact rigid între particulele solide și sistemul intră într-o stare pirolitică.
Într-un mediu reducător, trecerea oxidului de fier la oxidul de azot are loc cu 50-100 ° C mai scăzută, iar procesele apar la fel.
În timpul arderii materialul peretelui ceramic este prezent în scheletul dur sistem compus din minerale, care încă nu au reacționat, eutectică topește compuși relativ scăzute de temperatură și materiale cristaline care au format ca rezultat al reacțiilor în fază solidă și în fază lichidă.
Odată cu creșterea cantității de topitură, crește gradul de sinterizare a materialelor arse.
Cu o creștere simultană a fazelor lichide și gazoase, crește gradul de umflare a articolelor arse.
Cu răcire lentă, substanțele cristaline noi cristalizează din topiturile eutectice, care conferă anumitor proprietăți materialelor ceramice arse.
Cu răcire rapidă, se topește rece ca o masă vitroasă amorfă, care fixează boabele minerale și noi formațiuni cristaline, dând produsului alte proprietăți.
Cantitatea și raportul fazelor cristaline și amorfe solide determină proprietățile tehnice ale produsului ceramic.
Proprietățile cărămizilor ceramice calcinate depind în multe privințe de compoziția mineralogică și granulometrică a sarcinii inițiale, precum și de efectul de temperatură asupra materiei prime.
Consolidarea rezistenței cărămizilor ceramice
La fabricarea materialelor de construcție ceramice folosite argilă polimineral în timpul arderii, care procesele de sinterizare lichid pornesc de la 700 ° C, și la temperaturi de 850 ° C, cantitatea de topitură devine suficientă pentru formarea ciob-piatră ca.
Scăderea temperaturii sinterizării lichide este influențată de prezența în amestec a sistemului RO-Al2O3-SiO2 cu un punct de topire eutectic aproape de 500 ° C.
De regulă, fără formarea unei faze lichide, nu se obțin produse suficient de rezistente și rezistente la îngheț de ceramică de construcții.
Reacțiile în fază solidă sunt caracteristice pentru producerea de ceramică refractară și specială.
Un alt factor care afectează rezistența cărămizilor ceramice este condițiile de turnare, adică gradul de convergență a componentelor originale.
In plastic laminat, presiune astringent care rezultă pentru uscarea produselor, iar particulele interconectate de închidere este de aproximativ 70 kg / cm2 și această presiune este suficientă pentru a se asigura că, după uscare, masa uscată a fost formată cu o rezistență la compresiune de ordinul a 75-120 kg / cm2.
Pentru ca procesul de formare a noilor substanțe să apară, este necesar ca componentele originale să fie distruse. Pentru a le distruge, trebuie să cheltuiți ceva energie. Pentru a reduce cantitatea de energie termică pentru a distruge componentele originale, se poate folosi energia reactivilor chimici care va duce la distrugerea structurii primare a mineralelor originale și la activarea produselor de distrugere. Astfel de reactivi se numesc intensificatori (mineralizatori sau acceleratori).
a) sub punctul de topire;
b) în intervalul de temperatură de topire;
c) sub punctul de topire - în timpul cristalizării.
Efectul mineralizatorilor este asociat cu o încălcare a structurii cristaline primare, adică cauzează defecte în zăbrelele de cristal. Defectele rețelei cristaline reduc pragul de energie al reacției chimice și formarea de noi substanțe.
In procedeele în fază lichidă formarea de compuși noi apar intens, iar prezența mineralizers crește în mod semnificativ viteza de formare a noilor procese datorită mobilității crescute a reactanților accelerează difuzia și activarea formării de noi faze.
Pentru obținerea produselor finale cu proprietăți specifice, este necesar să se controleze procesele de descompunere, sinteză și cristalizare.
Aceste procese sunt influențate de următorii factori:
- compoziția granulometrică a componentelor reactive;
- compoziția chimică a componentelor care reacționează;
- temperatura proceselor chimice;
- prezența mineralizatorilor.
Apa este un mineralizator eficient
Efectul de întărire a vaporilor de apă se explică prin dezvoltarea fazelor fazei lichide și a cristalizării mullitelor și sillimanitelor din aceasta.
MP Volarovich și L.P. Korchemkin a observat o scădere a vâscozității topiturii de rocă sub acțiunea apei.
W. Kengeri observă că adăugarea sistemelor de hidroxil la silicat reduce viscozitatea și crește fluiditatea fazei lichide.
Prezența apei constituționale în lut creează condițiile pentru formarea unui mediu reducător și predominanța reacțiilor de reducere. Așa cum s-a menționat mai sus, oxidul feros interacționează activ cu produsele de descompunere a mineralelor argiloase cu formarea unei faze lichide. Prezența FeO și a altor topi, la temperaturi de 950-1050 ° C, favorizează formarea mulitului.
VP Pavlov a constatat că, cu o ardere rapidă pe suprafața produselor mai mult cuarț decât înăuntru, ceea ce indică faptul că vaporii de apă sunt un "purtător" de substanțe grele.
Cercetarea lui A.S. Sadunas, S.V. Norkuta, AVNekhorosheva a arătat că prăjirea în fluxul de aer exprimă dependența puterii cărămizilor ceramice de viteza de creștere a temperaturii, Ritmul de creștere a temperaturii schimbă zona de eliberare a vaporilor de apă în zona cu temperaturi mai ridicate. Ele confirmă concluzia că vaporii de apă interacționează cu oxizii de fier și apare formarea FeO, care este un flux activ.
Cu ardere rapidă, se creează condiții favorabile pentru structurarea shard-ului ceramic.
În modul obișnuit de ardere a cărămizilor ceramice, la începutul formării structurii, participă fazele solide și gazoase. Mai mult, pe măsură ce crește temperatura, fazele solide și lichide participă la formarea structurii. La rate accelerate de ardere, structura craniului implică o fază solidă, lichidă și gaz.
Sub un astfel de regim de ardere, vaporii de apă eliberați în timpul deshidratării sunt implicați în formarea structurii cu dispersie de deshidratare. Vaporii de apă reprezintă un "purtător" de transport al materiei în faza gazoasă.
LM Liokumovich a propus alimentarea apei, prin stropire, în zona de temperatură ridicată. Caramizia ceramică rezultată a avut o rezistență de 25% mai mare decât cea a unei cărămizi realizate folosind tehnologia tradițională.
NI Mikhalchikov afirmă că alimentarea cu apă a regiunii cu temperaturi ridicate promovează formarea unui mediu reducător și formarea compușilor fuzibili de fier eutectic.
AE Lubkovsky și PS Kovalev au constatat că temperatura optimă de alimentare cu apă sub formă de abur este de 850 ° C. În aceste condiții, rezistența produselor încălzite a fost de 68 MPa.
RB Oganesyan și B.N.Vinogradov sugerează următorul mod de a trage cărămizi ceramice: în aer, viteza de creștere a temperaturii trebuie să fie de 250-300 ° C pe oră. La această viteză, produsul este încălzit la 800 ° C și expus la această temperatură timp de o oră. Mai mult, materialele ceramice sunt încălzite la 950-1100 ° C cu o viteză de încălzire de 250 ° C pe oră într-un mediu de abur supraîncălzit. Produsele ceramice cu o temperatură maximă de ardere sunt menținute la o presiune de 0,105 MPa. Astfel de condiții de ardere pot fi create în cuptoare de laborator sau speciale.
Peste ardere într-un mediu de vapori de apă, mulți cercetători au lucrat și au făcut progrese semnificative în obținerea de produse cu o putere sporită.
Al doilea factor, care mărește eficiența arderii într-un mediu de vapori, este reducerea temperaturilor maxime de ardere la 800 ° C.
Mediul de gaze de vapori accelerează amorficarea argilelor polimerice cu punct de topire scăzut. Într-un mediu de oxidare, amorfizarea are loc la 850-900 ° C. În prezența vaporilor de apă la 700 ° C
Un alt factor de intensificare a reactivității prin vaporii de apă este formarea stării active a oxizilor compușilor chimici de suprafață.
Creșterea rezistenței la îngheț de cărămizi ceramice
Rezistența la îngheț de cărămizi ceramice este influențată de următorii parametri:
- compoziția chimică a materiilor prime;
- compoziția mineralogică a materiilor prime;
- compoziția granulometrică a materiilor prime;
- parametrii tehnologici ai turnării;
- parametrii tehnologici ai tratamentului termic (uscare și prăjire);
- compoziția mediului gazos în timpul coacerii.
O influență specială asupra rezistenței la îngheț este asigurată de structura capilară-poroasă a ciobului ars. Cu un conținut semnificativ de pori de 0,1 până la 200 μm, rezistența la îngheț a cărămizilor este redusă. Porii cu o dimensiune de până la 0,1 μm și după 200 μm nu afectează rezistența la îngheț.
Omogenitatea masei și, prin urmare, uniformitatea porilor, reprezintă un factor pozitiv în creșterea rezistenței la îngheț a produselor arse.
- aplicați argile fin divizate;
- utilizați ștergătorul și măsurați cu atenție masa;
- Formarea fără defecte structurale;
- uscarea și arderea fără fisuri;
- prăjire într-un mediu de reducere a oxidării.
La ardere, se recomandă menținerea condițiilor pentru formarea porilor "semi-închis" care nu se umple cu apă și îngreunează încetinirea migrării umidității în produsul de îngheț.
Pentru formarea porilor închise, se recomandă utilizarea agenților tensioactivi în timpul procesării și amestecării componentelor de lucru ale amestecului, se obține un efect pozitiv deosebit dacă substanțele dispersante se ard în timpul procesului de ardere pentru a forma pori închisi.
Utilizarea aditivilor de topire și mineralizare în timpul arderii cărămizilor ceramice contribuie la formarea unei faze lichide și sinterizarea crocodilului.
Încă o dată, efectul pozitiv al mediului reducător în timpul prăjirii este dovedit pentru producerea de cărămizi ceramice rezistente la îngheț.