Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТА РОЗРОБКА СКЛАДІВ МАС ГЛИНУВМІЩУЮЧИХ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ В ТОНКОКЕРАМІЧНОМУ ВИРОБНИЦТВІ

Ткаля Ольга Іванівна

Дніпропетровськ 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі хімічної технології кераміки та скла Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Білий Яків Іванович, Український державний хіміко-технологічний університет, професор кафедри хімічної технології кераміки та скла

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Савін Лев Сергійович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, професор кафедри екології і охорони навколишнього середовища кандидат технічних наук Песчанська Вікторія Вікторівна, Національна металургійна академія України, доцент кафедри хімічної технології кераміки та вогнетривів

Провідна установа Національний технічний університет “ Харківський політехнічний інститут”, кафедра технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей, Міністерство освіти і науки України, м. Харків

Захист відбудеться “_7__” _квітня 2005 р. о 13³⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.08.078.02 в Українському державному хіміко-технологічному університеті за адресою:

49005, м. Дніпропетровськ, пр.Гагаріна,8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету, 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

Автореферат розісланий “ 4 ” березня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Мельников Б.І.

АНОТАЦІЇ

Ткаля О.І. Дослідження властивостей та розробка складів мас глинувміщуючих дисперсних систем в тонкокерамічному виробництві. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів.-Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена розробці складів і дослідженню властивостей тонкокерамічних мас на основі положських глинистих матеріалів з використанням нових неорганічних і органічних добавок, що сприяють прискоренню помелу мінеральних складових, зниженню вологості шлікерних мас, поліпшенню литтєвих властивостей суспензій і експлуатаційних характеристик випалених виробів.

Експериментальними дослідженнями, теоретичним обґрунтуванням та практичним підтвердженням встановлено, що на основі фарфорових мас, які містять вогнетривкі глинисті матеріали тільки Положського родовища з комплексними добавками електролітів, ПАР і мінералізаторів можна одержувати тонкокерамічні вироби санітарно-технічного призначення з температурою випалу 1200⁰С.

Виконаними дослідженнями доведений і науково обгрунтований вибір ефективного інтенсифікатора помелу дослідної сировинної суміші - триполіфосфату натрію.

Вперше досліджені і розроблені комплексні добавки неорганічних і органічних речовин, що значно знижують в'язкість фарфорових шлікерів.

Дослідженнями встановлені оптимальні концентрації комплексних добавок для фарфорових суспензій, що скорочують час набору стінок зразків на гіпсових формах.

На основі експериментальних і теоретичних досліджень встановлена фізико-хімічна сутність механізмів дії досліджуваних добавок триполіфосфату натрію та ПАР (неіоногенних, аніонних і катіонних) на глинисту складову фарфорових мас та литтєві властивості їх суспензій.

Розроблені склади шлікерних фарфорових мас санітарно-технічного призначення з застосуванням положської глинистої сировини і нових комплексних добавок електролітів, мінералізаторів і ПАР рекомендовані для використання у виробництві.

Ключові слова: глинисті матеріали, електроліти, поверхнево-активні речовини, помел, фарфоровий шлікер, адсорбційні та іонообмінні процеси, вологість, в'язкість, випалювання, водопоглинання.

Ткаля О.И. Исследование свойств и разработка составов глиносодержащих дисперсных систем в тонкокерамическом производстве. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.11 - технология тугоплавких неметаллических материалов. - Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, 2005.

Диссертация посвящена разработке составов и исследованию свойств тонкокерамических масс на основе положских глинистых материалов с использованием новых неорганических и органических добавок, способствующих ускорению помола минеральных составляющих, снижению влажности шликерных масс, улучшению литейных свойств суспензий и эксплуатационных характеристик обожжённых изделий.

В работе использовали современные методы исследования (дериватографический и рентгенофазовый анализ, петрографичесие исследования), а также стандартные методики определения физико-химических свойств фарфоровых масс и обожжённых образцов.

Экспериментальными исследованиями установлено, теоретически обосновано и практически подтверждено, что на основе фарфоровых масс, содержащих огнеупорные глинистые материалы только Положского месторождения и комплексные добавки электролитов, ПАВ и минерализаторов возможно получение тонкокерамических изделий санитарно-технического назначения с температурой обжига 1200⁰С.

На основе экспериментальных данных выявлен и научно обоснован выбор эффективного интенсификатора помола и разжижителя опытной фарфоровой массы - триполифосфата натрия (0,1-0,2 мас.ч.).

Впервые исследованы, обоснованы и предложены для интенсификации помола фарфоровых масс поверхностно-активные вещества (дибутилфталат - 1,0-2,0 мас.ч. и оксиэтилированный феноксол ВИС-15 - 0,005-0,015 мас.ч.), сокращающие время тонкого помола на 20-25%.

Впервые исследованы и разработаны комплексные добавки неорганических и органических веществ: стеарокса-920 с триполифосфатом натрия и стеарата метацида с триполифосфатом натрия, снижающих и стабилизирующих вязкость опытных фарфоровых шликеров ( до 29-63 сП в течение их 14-суточного выстаивания).

Экспериментальными исследованиями установлены оптимальные концентрации добавок в опытные шликера: триполифосфата натрия, триполифосфата натрия и жидкого стекла, триполифосфата натрия и диоксида титана, обеспечивающих хорошие литейные свойства при пониженной влажности суспензий - до 26-27%.

Впервые исследованы и разработаны комплексные добавки для фарфоровых суспензий (дибутилфталата и триполифосфата натрия, метацида и триполифосфата натрия, стеарата метацида и триполифосфата натрия, технического глинозёма или гидрата алюминия с триполифосфатом натрия), сокращающие время набора стенки образца на гипсовой форме с 90 до 45-20 минут.

На основе экспериментальных и теоретических исследований установлена физико-химическая сущность механизмов действия исследуемых добавок триполифосфата натрия и поверхностно-активных веществ (неионогенных, анионных и катионных) на глинистую составляющую фарфоровых масс и литейные свойства их суспензий. Указанные комплексные мельничные добавки обеспечивают одновременное протекание диспергирующих, разжижающих и коагуляционных процессов, которые и приводят к снижению вязкости шликеров и улучшают влагоотдачу в процессе литья изделий.

Разработанные составы и технология получения фарфоровых масс санитарно-технического назначения с применением положского глинистого сырья и новых комплексных добавок электролитов, минерализаторов и ПАВ, характеризующиеся пониженной влажностью и вязкостью, а также высокой стабильностью их литейных свойств и хорошей спекаемостью керамического черепка при пониженной температуратуре обжига, рекомендованы для использования в производстве.

Ключевые слова: глинистые материалы, электролиты, поверхностно-активные вещества, помол, фарфоровый шликер, адсорбционные и ионообменные процессы, влажность, вязкость, обжиг, водопоглощение.

Tkalya O.I. Investigation of the propertys and development compositions clay's of the systems in thinceramic producthion. - Manuscript.

The dissertation for scientific degree of the Technical sciences Candidate on a speciality 05.17.11 - technology of refractory non-metalic materials. - Ukrainian State University of chemists technologies, Dnepropetrovsk, 2005.

The dissertation is dedicated to development composition and investigation of the propertys thinceramic of the masses on base the clay's materials of Polog's with use new inorganic and organic additives, promoting speedup of the grind of the mineral component, reduction to moisture of the slips masses, improvement castings characteristic of slips and exploiter characters burning products.

Experimental, and X-ray diffraction by studies is installed that on base of the porcelain masses, containing refractory clay's material only of Polog's deposit and additives electrolyte, superficially-active material and mineralisation is possible reception thinctramic products sanitary-technical purpose with the temperature of burning 1200⁰.

For the first time explored, are motivated and offered for intensificathion of the grind of the porcelain masses superficially-active material, shortenning time of the fine grind on 20-25%.

On base experimental given is revealled and is scientifically motivated choice efficient intensificator grind and experienced porcelain mixture - threepolyphosphate of sodium (0,1-0,2 mas.ch.).

On base experimental and basic researches are offered possible mechanisms of the action of the additives electrolyte and superficialy-active material on clay's forming porcelain masses.

The Studies are installed optimum concentrations of the additives, allowing reduce moisture an slip masses before 26-27%.

For the first time explored and is designed complex additives for porcelain masses, shortenning time of the set of the wall sample on gypsum form with 90 before 45-20 minutes.

The Designed compositions of the porcelain masses sanitary-technical purpose with using Polog's clays cheese and new complex additives electrolyte,superficially-active material and mineralisation recommended for production test.

The Keywords: clay's material, electrolytes, superficially-active material, intergrinding, porcelain slip, adsorptive and ion-exchange processes, moisture, viscosity, burning, waterabsorption.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

керамічний глинистий помел

Актуальність роботи. В умовах сучасного стану керамічного виробництва однією з важливих технологічних задач є розширення її сировинної бази і випуск конкурентноздатної продукції. У зв'язку з цим в даний час надзвичайно актуальними є розробка і впровадження нових тонкокерамічних мас з застосуванням вітчизняних глинистих матеріалів для виготовлення виробів, особливо методом лиття в гіпсових формах.

Для рішення цієї задачі важливим є більш глибоке вивчення процесів структуроутворення в глинистих суспензіях і способів їх регулювання. Для коректування технологічних властивостей шлікерів відомі розріджуючі добавки, як індивідуальні технічні речовини, так і відходи виробництв. Використовуються вони, однак, не повною мірою, що обумовлене або їх дефіцитом, або високою вартістю, або низькою ефективністю і шкідливістю.

Аналізуючи дані літератури і технології діючих підприємств, можна відмітити ряд загальних недоліків у виготовленні фарфоро-фаянсових виробів:

- недостатня вивченість методів інтенсифікації помелу сировинних сумішей і окремих їх складових ;

- підвищена вологість робочих шлікерів (32 -33%) ;

- досить високі температури випалу виробів ( більше 1250⁰С) ;

- великий відсоток браку при сушінні і випалі виробів.

У зв'язку з відзначеним у роботі здійснені дослідження, які спрямовані на зменшення або усунення вказаних недоліків у технології виробництва тонкокерамічних виробів.

Конкретно була приділена увага пошуку нових ефективних комплексних добавок різної природи, вивченню їх дії на агрегативну стійкість дослідних шлікерів, литтєві властивості і фізико-технологічні характеристики випалених зразків, що і становить науковий і практичний інтерес і додає роботі актуальне значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Тема дисертаційної роботи відповідає науковому напрямку кафедри хімічної технології кераміки і скла Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України і виконувалася відповідно до планів проведення науково-дослідних робіт з державної бюджетної теми № 03021690 « Фізико-хімічні основи технології виробництва нових видів скла, кераміки, покриттів і композиційних в'яжучих матеріалів» (№Д.Р. 0102U001964) і господарсько-договірної теми № 03965527 «Дослідження і вдосконалення технології санітарних керамічних виробів ТОВ «Дніпрокераміка» і можливості утилізації відходів виробництва ( № Д.Р. 0196U000431 ).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка складів і дослідження властивостей тонкокерамічних мас на основі положських глинистих матеріалів з використанням неорганічних і органічних добавок, що сприяють прискоренню помелу мінеральних складових, зниженню вологісті шлікерних мас, поліпшенню литтєвих властивостей суспензій і експлуатаційних характеристик випалених виробів. Для реалізації поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

- на базі теоретичних і експериментальних досліджень здійснити обґрунтований вибір базового складу маси для санітарно-технічного фарфору;

- вивчити вплив ряду електролітів і ПАР різної природи на тонкий помел базової сировинної суміші, реологічні властивості шлікерів, зниження вологості досліджуваної фарфорової маси, скорочення часу набору стінки керамічного зразка на поверхні гіпсової форми, поліпшення спікливості мас санітарно-технічного фарфору і фізико-технологічних показників випалених виробів;

- розробити нові склади мас санітарного фарфору, застосовуючи в якості суспендуючих речовин тільки положські глинисті матеріали і спеціальні композиційні добавки у виді електролітів, ПАР і мінералізаторів, що поліпшують технологічні показники шлікерів і кераміки, випаленої при знижених температурах.

Об'єкт і предмет дослідження. Об'єкт дослідження - тонкокерамічні маси з застосуванням положських вогнетривких глинистих матеріалів. Предмет дослідження - комплекси млинових добавок та їх вплив на реологічні властивості шлікерів і технологічні характеристики виробів з тонкокерамічних мас.

Методи дослідження. В основу роботи покладені дослідження:

- особливостей впливу ряду неорганічних і органічних добавок і їх вплив на агрегативну стійкість і литтєві властивості водно-глинистих суспензій;

- відмінних рис формування структури керамічних шлікерів і фазоутворення випалених виробів.

Вивчення сировинних матеріалів і керамічної маси при нагріванні виконане методом диференційно-термічного аналізу на дериватографі “Q-1500D”. Фазовий склад матеріалів аналізувався рентгенофазовим методом на дифрактометрі ДРОН-3 . Для визначення технологічних властивостей досліджуваних суспензій і виробів на їх основі використані стандартні методи фізико-хімічних випробувань. Обробку отриманих даних здійснювали з залученням симплекс-ґратчастого методу планування експерименту.

Наукова новизна і значимість отриманих результатів полягає в тому, що:

- експериментальними і рентгенофазовими дослідженнями встановлено, що на основі фарфорових мас, які містять вогнетривкі глинисті матеріали тільки Положського родовища з добавками електролітів, ПАР і мінералізаторів можна одержувати тонкокерамічні вироби санітарно-технічного призначення з температурою випалу 1200⁰С;

вперше досліджені, обґрунтовані і запропоновані для інтенсифікації помелу фарфорових мас неіоногенні поверхнево-активні речовини (дибутилфталат і оксиетильований феноксол ВІС-15) , які прискорюють час тонкого помелу на 20-25%;

- встановлено позитивний вплив на розрідження та інтенсивність помелу фарфорових мас, з використанням вогнетривких положських глин і каолінів, лужного електроліту - триполіфосфату натрію;

- на основі експериментальних досліджень і теоретичного обгрунтування запропонований можливий механізм дії досліджуваних добавок триполіфосфату натрію і ПАР (неіоногенних - оксиетильованих алкілфенолів і феноксолу, стеароксу-920, поліетиленгликолей, дибутилфталату, гліцерину та іоногенних - олеїнової і стеаринової кислот, стеарину, метациду та стеарату метациду ) на глинисту складову фарфорових мас;

- на підставі результатів досліджень вперше розроблені комплексні добавки неорганічних і органічних речовин, що значно знижують в'язкість фарфорових шлікерів ( до 29-63 сП), а саме: триполіфосфату натрію зі стеароксом-920 і триполіфосфату натрію зі стеаратом метациду;

- вперше встановлено, що оптимальні концентрації комплексних добавок (триполіфосфату натрію і діоксиду титану) забезпечують зниження вологості фарфорових мас до 27% при збереженні необхідних литтєвих властивостей шлікерів ( в'язкість до 94 сП) ;

- вперше розроблені комплексні добавки для фарфорових суспензій, що скорочують час набору стінок зразків у гіпсових формах, а саме:

- триполіфосфату натрію і дибутилфталату; триполіфосфату натрію і метациду - з 90 до 20 хвилин;

- триполіфосфату натрію і технічного глинозему; триполіфосфату натрію і гідрату алюмінію - з 90 до 40 хвилин;

- триполіфосфату натрію і стеарату метациду - з 90 до 45 хвилин.

Практична значимість отриманих результатів. Розроблені склади тонкокерамічних мас санітарно-технічного призначення з використанням вогнетривких глинистих матеріалів Положського родовища з поліпшеними технологічними показниками шлікерів (зниженими в'язкістю і вологістю, а також стабільністю властивостей протягом тривалого часу вистоювання) і фарфорових зразків, випалених при зниженій температурі - 1200⁰С.

Фізико-хімічна основа виконаної роботи може бути базовою при розробці і коректуванні складів тонкокерамічних мас для виробів різного функціонального призначення.

Особистий внесок здобувача складається в:

- аналізі патентної і технічної літератури з теми дисертації;

- участі в постановці мети і рішенні задач, розглянутих у роботі;

- виборі методик і здійсненні експериментальних досліджень;

- математичній обробці експериментальних даних, аналізі й інтерпретації отриманих результатів;

- узагальненні і формулюванні основних положень і висновків, обговоренні їх на семінарах і конференціях, підготовці публікацій.

Внесок співавторів спільних публікацій складався в загальному науковому керівництві, участі в постановці мети і задач досліджень, обговоренні результатів, а також у підготовці результатів досліджень до публікацій.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи повідомлені на Всеукраїнській науково-технічній конференції студентів і аспірантів «Хімія і сучасна технологія» ( м. Дніпропетровськ, 2002); на Міжнародній науково-технічній конференції студентів і аспірантів «Хімія та сучасні технології» ( м. Дніпропетровськ, 2003); на науково-технічній конференції «Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів» (м. Дніпропетровськ, 2003); на Міжнародній науково-технічній конференції «Технологія і застосування вогнетривів і технічної кераміки в промисловості» (м. Харків, 2004); на Других наукових читаннях імені академіка НАН України А.С. Бережного «Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів» (м. Харків, 2004).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковані 8 робіт, у тому числі 5 статей у фахових виданнях, які входять до переліку ВАК України, та 3 тез доповідей на науково-технічних конференціях. Всі публікації містять результати безпосередньої роботи автора на окремих етапах досліджень.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, загальної характеристики роботи, огляду літератури, розділу, присвяченого методам дослідження і характеристиці досліджуваних сировинних матеріалів, 5 розділів експериментальних досліджень, загальних висновків і списку літературних джерел. Обсяг дисертації - 169 сторінок. Робота містить 27 рисунків і 49 таблиць. Список літературних джерел включає 232 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В вступі і загальній характеристиці роботи дане оцінювання сучасного стану технології одержання санітарно-технічного фарфору, обґрунтована актуальність досліджень, сформульовані мета і задачі роботи, показані наукова новизна і практична значимість отриманих результатів.

У першому розділі здійснений огляд технічної і патентної літератури, у якому представлені склади і дана характеристика литтєвих мас, застосовуваних при виготовленні санітарно-технічного фарфору. Викладене уявлення про процеси іонного обміну на глинистих мінералах, відображені особливості впливу електролітів, поверхнево-активних речовин і мінеральних добавок на структуру водно-глинистих суспензій і випалених виробів.

Аналіз літературних даних показав, що традиційні склади шлікерних мас, зокрема для санітарно-технічних виробів, характеризуються вмістом у середньому до 50 мас.% глинистих складових. При цьому мінімальна вологість робочих суспензій коливається в межах - 30-33%.

Для одержання шлікерів на помел сировинних сумішей додають електроліти та ПАР. В якості електролітів найчастіше використовують кальциновану соду і рідке скло, введення яких не достатньо забезпечує одержання суспензій з гарними технологічними властивостями і виробів на їх основі з необхідними фізико-технологічними показниками.

Поверхнево-активні речовини, які застосовуються в керамічному виробництві, також надані досить вузьким спектром. Незважаючи на значний прогрес в області регулювання властивостей глинувміщуючих суспензій поверхнево-активними речовинами, досліджень у цьому напрямку ще занадто мало, а наукові основи їх застосування викликають необхідність подальших розробок. Багато питань стосується і до механізму стійкості дисперсних систем, значення хімічного складу часток твердої фази в зазначеному процесі і наявності висновків, які нерідко носять приватний або суперечливий характер. Це можна пояснити тим, що найчастіше досліджуються складні полімінеральні дисперсії, а властивості розчинів поліелектролітів і ПАР, пов'язані зі станом їх макромолекул у розчині, надзвичайно хитливі і змінюються з концентрацією добавок і ступенем іонізації функціональних груп. У зв'язку з цим не завжди вдається однозначно інтерпретувати результати дослідження систем, що об'єднують властивості складних як у хімічному, так і в мінералогічному відношенні мінеральних часток і багатофункціональних поліелектролітів і ПАР, що і викликає необхідність їх подальшого вивчення.

Більш широке залучення у виробництво нових сировинних матеріалів місцевих родовищ також вимагає обов'язкових глибоких і всебічних досліджень, які були б спрямовані на розробку складів тонкокерамічних мас для санітарно-технічних виробів з використанням нових комплексних добавок, що сприяють зниженню робочої вологості водно-глинистих шлікерів, при збереженні їх литтєвих властивостей, а в кінцевому рахунку - поліпшенню технологічних показників виробів, випалених при знижених температурах.

На підставі проведеного аналізу літературних даних поставлена мета, визначені задачі та основні напрямки дисертаційної роботи.

В другому розділі дана характеристика застосовуваних сировинних матеріалів, описані методики проведення експерименту і здійснений вибір об'єкта досліджень.

Вивчення положського каоліну в порівнянні з просянівським здійснене з застосуванням фізико-хімічних методів аналізу для визначення питомої поверхні, адсорбційної здатності, ступеня набрякання і величини електрокінетичного потенціалу. Отримані порівняльні експериментальні дані підтвердили залежність ряду властивостей дослідних глинистих матеріалів від досконалості їх кристалічної структури, що і викликає інтерес до дослідження можливості використання положської глинистої сировини для виробництва санітарно-технічного фарфору.

Узагальнюючи дані складів шлікерних мас для санітарно-технічного фарфору, наданих у огляді літератури, а також, з урахуванням мети роботи, нами були здійснені дослідження з вивчення можливості застосування для них в якості основної складової тільки положські глинисті матеріали (до 50 мас.%), що і дозволило вибрати базовий склад сировинної суміші, яка містить крім того шевченківський пегматит і кварцовий пісок Авдєєвського родовища.

Базовий фарфоровий шлікер розмелювали в лабораторному кульовому млині протягом 6,5 годин до залишку на ситі № 0063 не більше 1,5 мас.% . Отримана суспензія характеризувалася підвищеною вологістю - 32,4%, в'язкістю 244 сП і тиксотропією з коефіцієнтом загустіння 2,5. Зразки зі шлікера базового складу набирали стінку товщиною 6,0 мм на гіпсовій формі протягом 90 хвилин; після сушіння і випалу при (температурі 1200⁰С) на зразках санітарного фарфору відзначена наявність тріщин і посічок.

В зв'язку з вказаним подальші наші дослідження були спрямовані на поліпшення литтєвих властивостей шлікерів і фізико-технологічних характеристик виробів, випалених при знижених температурах.

У третьому розділі, з урахуванням особливостей складу і властивостей досліджуваного природного дисперсійного середовища, а саме технічної води високої жорсткості (10-13 мг-екв/л), представлені результати визначення кінематичної в'язкості водних розчинів з дослідними електролітами і ПАР. Підтверджено, що зміна плинності таких водних розчинів залежить від впливу природи іонів електролітів на найближчі молекули води, які упорядковують, або розупорядковують її структуру. При цьому встановлено, що зі збільшенням концентрації рідкого скла або триполіфосфату натрію зростає вплив аніонів SiO₃^2- і P₃O₁₀^5-, який розупорядковує структуру води, що виражається в зменшенні її кінематичної в'язкості. Вміст аніонів CO₃^2- (при введенні кальцинованої соди) і F^- (за рахунок фтористих сполук) викликає зміцнювальну дію на структуру води, збільшуючи її кінематичну в'язкість. Причому, з досліджуваних фторидів, найбільшу зміцнювальну дію на дисперсійне середовище викликає криоліт і найменшу - фторид натрію.

Властивості водних розчинів ПАР (іоногенних і неіоногенних) визначаються дією гідрофільних і гідрофобних частин їх молекул на надмолекулярну структуру води. Процес зміцнення структури води обумовлюється впровадженням вуглеводної частини ПАР в ажурний каркас з молекул води. В результаті проведеного експерименту встановлено, що практично всі досліджувані нами електроліти та ПАР здійснюють зміцнювальну дію на структуру води.

У цьому розділі також надані результати динаміки седиментації дисперсної фази у вихідному дисперсійному середовищі при додаванні речовин неорганічної та органічної природи.

Експериментально встановлено, що у вихідній воді положська глина ПЛГ-2 при її осадженні відокремлюється від верхнього шару практично прозорого дисперсійного середовища чіткою межею, що зв'язане з утворенням у процесі осідання дисперсної фази коагуляційної структури, характерної для структурної седиментації. В присутності триполіфосфату натрію та аніонних ПАР (олеїнової, стеаринової кислот і стеарину) осадження глинистої суспензії також відбувається за структурним типом седиментації, однак, частки глини в присутності зазначених добавок осаджуються швидше, ніж у вихідній воді. Це, безумовно, не може не вплинути на здрібнювання сировинної суміші. В зв'язку з цим в 1V розділі дисертації був вивчений вплив таких добавок і на помел фарфорової маси.

За структурним механізмом відбувається також осадження глинистих часток у воді і з додаванням фтористих сполук (фториду натрію, кремнефтористого натрію і криоліту), фосфатів (тринатрійфосфату, одно- і двозаміщеного фосфату натрію), сполук алюмінію (технічного глинозему і гідрату алюмінію), неіоногенних (оксиетильованих алкілфенолів і феноксолу) і катіоноактивних (метациду і стеарату метациду) ПАР. При цьому визначено, що тенденція до агрегування твердих часток суспензії виражена сильніше, в результаті чого осадки характеризуються більшим об'ємом. Відмічене дало підставу припустити, що досліджувані добавки, які призводять до такого типу седиментації, при введенні в суспензію в оптимальних кількостях, можуть впливати на скорочення часу набору черепка, так як укрупнені агреговані частки не будуть легко проникати в пори гіпсової форми, що поліпшить процес вологовіддачі. Таке припущення перевірене і підтверджене подальшими нашими дослідженнями в V розділі дисертації.

Інакше протікає седиментація дослідних суспензій з додаванням рідкого скла, кальцинованої соди і поліетиленгліколей. З даними добавками осадків з чіткою межею не визначається, а над ними відмічається мутний стовп слабко осаджуваної суспензії. Такий механізм седиментації відомий як безструктурний і характерний для суспензій, що цілком осідають лише на третю добу. Це дозволило зробити висновок про те, що шлікери з такими добавками не будуть піддаватися розшаруванню.

У четвертому розділі вивчений вплив досліджуваних електролітів і ПАР на процес здрібнювання сировинних сумішей санітарно-технічного фарфору. Експериментально виявлений і науково обґрунтований вибір ефективного інтенсифікатора помелу дослідної сировинної суміші - триполіфосфату натрію.

Відомо, що в технології підготовки керамічних мас широко застосовується мокрий помел матеріалів, ефективність якого залежить від ряду факторів, у тому числі і від властивостей дисперсійного середовища. При застосуванні в наших дослідженнях води підвищеної жорсткості може істотно знизитись швидкість помелу мінеральних складових маси. Для зм'якшення води в шлікерному виробництві широко використовують різні реагенти: електроліти-розріджувачі керамічних мас. Нами був вивчений порівняльний вплив кальцинованої соди, рідкого скла і триполіфосфату натрію на помел базової фарфорової маси. Добавки зазначених електролітів вводили в дослідні суспензії в невеликих кількостях (0,01-1,0 мас.ч.). Застосований для досліджень мокрий спільний помел компонентів шихти санітарного фарфору, виконувався в кульовому млині при співвідношенні-мінеральні складові: мелючи тіла: вода = 1:1,5:0,43 з використанням води високої жорсткості (10-13 мг-екв/л). Тривалість часу помелу була встановлена 4,5 години. Ефективність впливу неорганічних і органічних добавок оцінювали за залишком часток на ситі № 0063 ( не більше 1,5 мас.%). Плинність отриманих суспензій визначали за допомогою чаші Форда.

Виконані дослідження (табл.1.) дозволили встановити, що спільний помел опіснюючих і глинистих матеріалів з лужними електролітами інтенсифікує здрібнювання застосовуваних мінеральних складових. За ефективністю впливу зазначених електролітів на помел дослідної сировинної суміші їх можна розташувати у ряд : триполіфосфат натрію > рідке скло > кальцинована сода. При цьому також встановлено, що рідке скло і триполіфосфат натрію сприяють не тільки інтенсифікації помелу дослідної сировинної суміші, а і викликають добру плинність досліджуваних шлікерних мас при їх вмісту у кількостях 0,1- 0,2 мас.ч. Кальцинована сода у всьому досліджуваному інтервалі концентрацій не забезпечує одержання текучих суспензій з чаші Форда.

Таблиця 1. Вплив лужних електролітів на помел і плинність фарфорової маси

Номери дослідних шлікерів	Найменування добавки	Кількість, мас.ч.	Залишок мінеральних часток на ситі №0063 (мас.%) при помелі протягом 4,5 годин	Плинність шлікера з чаші Форда (-) - ні, (+)- так
1	2	3	4	5
1	Без добавки		25,3	-
2	Сода кальцинована	0,01	17,24	-
3		0,05	14,42	-
4		0,1	9,18	-
5		0,2	7,73	-
6		0,3	4,11	-
7		0,4	3,58	-
8		0,5	3,0	-
9	Сода кальцинована	0,6	2,48	-
10		0,8	2,12	-
11		1,0	1,5	-
12	Рідке скло	0,01	5,62	-
13		0,05	4,4	-
14		0,075	3,5	-
15		0,1	2,12	Капає
16		0,125	1,73	+
17		0,15	1,46	+
18		0,175	1,3	+
19		0,2	1,12	+
20	Триполіфосфат натрію	0,01	5,72	-
21		0,05	3,5	-
22		0,075	1,5	Капає
23		0,1	1,12	+
24		0,125	1,0	+
25		0,15	1,0	+

В зв'язку з тим, що триполіфосфат натрію запезбечив найбільш ефективну дію на здрібнювання сировинної суміші, цікавим було здійснити порівняльні дослідження впливу інших фосфатів, а саме: одно-, двозаміщеного і тринатрійфосфату. Встановлено, що всі зазначені фосфати дозволяють одержувати необхідну тонину помелу, оскільки володіють сильними пептизуючими властивостями, обумовленими великим електричним зарядом аніона

PO₄^3-. В той же час, як більш ефективну добавку з усіх досліджуваних фосфатів доцільно використовувати тільки триполіфосфат натрію, оскільки лише його застосування дозволяє одержати не тільки задану тонину помелу, а і плинний шлікер при вмісті його в дослідній фарфоровій суспензії більше 0,1 мас.ч., що можна пояснити різною будовою зазначених фосфатів.

Крім того, був вивчений вплив на помел дослідної фарфорової маси і деяких неіоногенних, аніонних і катіонних поверхнево-активних речовин.

Дослідженнями неіоногенних ПАР (неонолів АФ_6-9 і АФ_9-12, а також оксиетильованого феноксолу ВІС-15), які раніше не застосовувались при здрібнюванні керамічних мас встановлено, що на ефективність помелу дослідних суспензій кращий вплив забезпечують малі їх концентрації (0,005 мас.ч.). Диспергуюча дія на таку сировинну суміш відбувається завдяки наявності в будові ПАР бензольного кільця, оксигруппи і іоногенного угруповання. Ці з'єднання, блокуючи гідроксили каолініту, розклинюють його злиплі пакети, викликаючи примусову диспергацію мінералу. При цьому добавки ВІС-15 у всьому інтервалі досліджуваних концентрацій забезпечують одержання високої тонини помелу досліджуваної маси, однак, не надають плинності шлікера, що зв'язане зі зміцненням структури системи за рахунок впливу досить міцної циклічної будови таких органічних добавок.

Введення в шлікерну масу дибутилфталату, як самостійної добавки в кількостях 1,0-2,0 мас.ч., дозволяє одержати задану тонину помелу, але суспензія при цьому також не має плинності.

Використання оксиетильованих спиртів - поліетиленгліколей ПЭГ-9, ПЭГ-400, ПЭГ-2025 - як самостійних інтенсифікаторів помелу глиновміщуючих суспензій ще більш недоцільне, так як при здрібнюванні їх має місце налипання часток керамічної маси на мелючих тілах і внутрішній поверхні барабанного млина, про що свідчить залишок на ситі № 0063 складав 19-30 мас %.

Застосування аніонних (олеїнової, стеаринової кислот і стеарину) і катіонних (метациду і стеарату метациду) ПАР як самостійних добавок для здрібнювання досліджуваної керамічної маси також не дозволило одержати рідкоплинні шлікери і задану тонину помелу.

Таким чином, узагальнюючи отримані дані з впливу вищезазначених неорганічних і органічних добавок на помел сировинної суміші, можна зробити висновок:

- як самостійні електроліти, що поліпшують помел досліджуваної сировинної суміші і сприяють одержанню текучого шлікера, можна і слід застосовувати триполіфосфат натрію або рідке скло;

- введенням у шлікерну масу дибутилфталату ( в кількості 0,1-0,2 мас.ч.) або ВІС-15 в інтервалі досліджуваних концентрацій (0,005-0,015 мас.ч.), можна одержати необхідну тонину помелу шлікера, однак, без забезпечення йому доброї плинності.

У п'ятому розділі викладені дослідження впливу електролітів і ПАР на литтєві властивості досліджуваних шлікерів і фізико-технологічні показники випалених виробів. При цьому особлива увага була приділена питанням зниження вологовмісту і в'язкості досліджуваних суспензій, скорочення часу набору стінки черепка на гіпсовій формі та одержання зразків з мінімальним водопоглинанням, випалених при зниженій температурі - 1200⁰С.

Нами був вивчений вплив комплексних добавок лужновміщуючих реагентів на дослідні фарфорові суспензії (табл.2.): кальцинованої соди з рідким склом, триполіфосфату натрію з кальцинованою содою, триполіфосфату натрію з рідким склом. Експериментально встановлено, що досліджувані шлікери з добавкою триполіфосфату натрію з кальцинованою содою характеризуються більш високою в'язкістю, а випалені вироби з таких шлікерів (№111-116) мають знижену щільність (до 1,82 г/см³) і підвищене водопоглинання керамічного черепка (до 0,9%), що не відповідає вимогам стандарту для фарфорових виробів. Кращими з комплексу фізико-керамічних властивостей є суспензії № 24,117-120, які, маючи низьку в'язкість при 30%-ній вологості, викликали інтерес до вивчення властивостей цих суспензій зі зниженням їх вологості до 26-27%. Встановлено, що шлікери складів № 24*, 117*-120* мають також досить високу текучість, стабільну при 14-добовій їх витримці, добрий набір черепка за 90 хвилин, а після випалу при температурі 1200⁰С водопоглинання 0,31-0,34%, що відповідає вимогам стандарту для санітарно-технічного фарфору.

Таблиця 2. Склади і властивості шлікерів з комплексними лужними електролітами

Номери складів	Найменування добавки	Кількість, мас.ч.	Вологість, %	Щільність г/см3	Плинність (с) через добу	В'язкість, сП (3 доби)	Коефіцієнт загустіння
					0	1	3	7	14
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
З кальцинованою содою ( 0,2 мас.ч.) та рідким склом
107	Рідке скло	0,125	30	1,72	28	28	30	32	36	300	1,9
108		0,15	30	1,73	29	29	30	34	36	300	1,9
109		0,175	30	1,73	30	30	30	32	40	300	2,0
110		0,2	30	1,73	30	30	33	38	42	333	2,0
З триполіфосфатом натрію (0,1 мас.ч.) та кальцинованою содою
111	Кальцинована сода	0,3	30	1,72	Не течет	17	19	20	24	155	1,8
112		0,4	30	1,72		14	14	20	31	95	1,6
113		0,5	30	1,71		15	17	20	34	128	1,3
114		0,6	30	1,73		28	32	43	52	322	1,9
115		0,8	30	1,73		30	35	44	58	356	2,0
116		1,0	30	1,74		37	44	56	не тече	459	2,2
З триполіфосфатом натрію (0,1 мас.ч.) та рідким склом
117	Рідке скло	0,1	30	1,72	12	12	12	14	15	80	1,2
117*		0,1	27	1,70	25	25	25	25	32	172	1,4
118	Рідке скло	0,125	30	1,72	10	10	10	12	13	56	1,2
118*		0,125	27	1,70	21	21	21	21	30	160	1,4
119		0,15	30	1,74	6	6	6	10	11	30	1,2
119*		0,15	27	1,72	19	19	19	20	22	152	1,2
120		0,175	30	1,73	8	8	8	10	14	42	1,2
120*		0,175	27	1,70	16	16	16	17	20	94	1,15

Крім відміченого нами були отримані цікаві дані при введенні в базовий шлікер триполіфосфату натрію (0,125 мас.ч.) і коагуляторів водно-глинистих суспензій - гідрату глинозему і технічного глинозему. Вказані сполуки алюмінію мають високу дисперсність і велику пористість, що і викликало інтерес до їх використання в надзвичайно малих концентраціях (0,1-0,3 мас.ч.) для поліпшення литтєвих властивостей шлікерів і фізико-технологічних показників випалених зразків.

Аналіз отриманих даних показав, що добавки зазначених сполук алюмінію в композиції з триполіфосфатом натрію (0,125 мас.ч.) забезпечують позитивну їх дію перш за все на властивості суспензій, додаючи їм добрі шлікерні характеристики протягом тривалого часу вистоювання. Зразки, що відливались з дослідних шлікерів в гіпсові форми, набирали товщину стінок 4,2-8,4 мм за 35-40 хвилин. Мінералогічний склад випаленої кераміки, за даними РФА (рис.1.), представлений мулітом та кристалами в-кварцу.

Порівнюючи дифрактограми зразків базового складу (1) та з добавками технічного глинозему (2), можна відмітити, що зразок 2 має більшу інтенсивність і кількість піків утворення муліту. Тобто, рентгенофазовим аналізом дослідної кераміки відзначено, що навіть невеликі добавки сполук алюмінію позитивно впливають і на утворення муліту при температурі випалу 1200⁰С, забезпечуючи одержання черепка з водопоглинанням 0,38-0,49%.

Рис. 1. Рентгенофазовий аналіз фарфорових зразків: 1 - базового, 2 - з технічним глиноземом:

м - муліт, к - - кварц

В якості органічних добавок, в цьому розділі з вказаною метою були вивчені поліетиленгліколі ПЕГ-9(228), ПЕГ-400 (600) і ПЕГ-2025 (2000) у сполученні з диспергатором і розріджувачем - триполіфосфатом натрію. Водорозчинність і висока змочуваність зазначених ПАР роблять ефективним їх застосування і при формуванні структури кераміки, причому, при малих концентраціях адсорбція в дослідних системах носить мономолекулярний характер, що визначає гідрофобізацію поверхні, внаслідок зв'язування функціональних груп ПАР з активними групами глинистих часток. Підтвердженням адсорбційних властивостей, досліджуваних нами ПАР, є зміна в'язкості дослідних керамічних шлікерів. Протягом тривалого часу витримки (до 14 діб) час витікання отриманих композиційних шлікерів з чаші Форда складав : 12 секунд з добавкою ПЕГ-400 та ПЕГ-2025 і 28 секунд з добавкою ПЕГ-9 при вологості суспензій 29%. Краща розріджуюча дія ПЕГ-400 і ПЕГ-2025 пов'язана з більшою реакційною здатністю їх кінцевих гідроксильних груп, що погоджується з літературними даними, які вказують на поліпшення хімічної активності ПАР зі зростанням їх молекулярної маси. Експериментально також встановлено, що поліетиленгліколі (ПЕГ-400 і ПЕГ-2025), які вводяться в кількостях по 0,005 мас.ч. у присутності триполіфосфату натрію (0,1 мас.ч.) забезпечують набір товщини стінки зразків 8,0-8,5 мм за 90 хвилин, з водопоглинанням після випалу - 0,28-0,46%, відкритою пористістю 0,56-1,14% і уявною щільністю 2,0-2,32 г/см³.

Крім вищевідміченого слід зазначити, що впливати на реологічні властивості глинувміщуючих шлікерів можливо і за допомогою ПАР, що інтенсифікують процеси помелу. Такими ПАР (розділ 1V) для досліджуваної нами сировинної суміші є оксиетильовані алкілфеноли і феноксол ВІС-15. Завдяки вказаному і виникла необхідність подальшого вивчення зазначених поверхнево-активних речовин у комплексі з триполіфосфатом натрію, який забезпечує не тільки лужне середовище, що є найбільш сприятливим для пептизації глинувміщуючих суспензій, а і утворює комплекси з неіоногенними ПАР, міцність яких зростає зі збільшенням довжини ланцюга останніх. Саме цим і можна пояснити кращу розріджуючу дію АФ_9-12 у порівнянні з АФ_6-9. Для всіх досліджуваних неіоногенних ПАР найбільш ефективною є концентрація 0,005 мас.ч., так як збільшення її до 0,015 мас.ч. призводить до значного зростання в'язкості досліджуваних суспензій.

Випалені вироби зі шлікерних мас з добавками триполіфосфату натрію та АФ_9-12 і АФ_6-9 відповідають вимогам стандарту з водопоглинання 0,32-0,46% для фарфорових виробів, а з добавкою ВІС-15, вони мають водопоглинання 0,48-0,68% і меншу уявну щільність 1,88 г/см³, що дає можливість рекомендувати останні для фаянсу.

Крім відзначенного, особливий інтерес до проведення подальших досліджень властивостей шлікерів викликав позитивний вплив дибутилфталату на помел керамічної маси (розділ 1V). З вмістом його 0,003-0,03 мас.ч. і триполіфосфату натрію (0,1; 0,15 і 0,2 мас.ч.). був вивчений ряд робочих шлікерів з вологістю 29%. Встановлено, що оптимальними добавками є концентрації дибутилфталату 0,006-0,012 мас.ч. з триполіфосфатом натрію не менше 0,15 мас.ч. При цьому дослідні суспензії мають незначне коливання в'язкості в процесі їх вистоювання протягом 14 діб: 12-19 секунд при вмісті 0,15 мас.ч. і 8-17 секунд при вмісті 0,2 мас.ч. триполіфосфата натрію. При вмісті ж триполіфосфату натрію 0,1 мас.ч., дослідні шлікери мають час витікання з чаші Форда 21-25 секунд при зазначених кількостях дібутилфталату. Таким чином, в досліджуваних системах, які містять дибутилфталат, триполіфосфату натрію необхідно вводити в кількості не менше 0,15 мас.ч. До вказаного можна додати, що зразки, які відлили з дослідних суспензій, набирали на поверхні гіпсових форм стінки товщиною 8,1-8,7 мм за мінімальний час - 20 хвилин. Водопоглинання випалених зразків відповідало вимогам стандарту і складало 0,25-0,48%.

В цьому розділі виник інтерес і до вивчення, стосовно до досліджуваної маси, й аніонних ПАР: олеїнової та стеаринової кислот і стеарину (0,001-0,004 мас.ч.) разом з триполіфосфатом натрію (0,1 мас.ч.). Адсорбція зазначених ПАР на глинистих матеріалах відбувається завдяки наявності хімічного зв'язку. Хемосорбційне закріплення полярних груп жирних кислот на поверхні глин призводить до зворотної орієнтації молекул ПАР, при якій вуглеводний радикал звертається в дисперсійне середовище. Оскільки поверхня каолініту є неоднорідною, то ізотерма адсорбції дослідних ПАР описується рівнянням Фрейндліха. Введення триполіфосфату натрію в дослідні суспензії з аніоноактивними ПАР підсилює їх гідрофобні властивості, сприяє стиску дифузійної частини подвійного електричного шару, завдяки чому і збільшується розрідження суспензій. Обробкою експериментальних даних методом симплекс-ґратчастого планування встановлено, що меншою в'язкістю характеризуються шлікери, які містять олеїнову кислоту і композицію олеїнової кислоти і стеарину. Фізико-технологічні властивості таких випалених зразків показали, однак, що водопоглинанням, що відповідають вимогам стандарту для фарфору, володіють вироби, що містять лише композицію олеїнової кислоти і стеарину (0,42%). Зразки ж, що містять тільки олеїнову або стеаринову кислоту разом з триполіфосфатом натрію не відповідають вимогам стандарту для санітарного фарфору, тому що мають водопоглинання 0,82- 0,94%.

З катіонних ПАР у роботі були досліджені раніше незастосовувані в керамічній галузі і тому становлять інтерес - метацид і стеарат метациду. Адсорбція зазначених органічних сполук на поверхні глинистих часток обумовлена за рахунок утворення водневих зв'язків між полярними групами ПАР і активними центрами каолініту. Створюване лужне середовище для досліджуваних фарфорових шлікерів введенням 0,1-0,125 мас.ч. триполіфосфату натрію, сприяє збільшенню адсорбції органічних катіонів, тому що на поверхні каолініту існують силанольні групи кислого характеру. Виконані експерименти дозволили зробити висновок, що кращу розріджуючу дію, у всьому інтервалі досліджуваних концентрацій (0,005-0,1 мас.ч.) забезпечує стеарат метациду сумісно з триполіфосфатом натрію. Такі шлікери мають мінімальну в'язкість (28-63 сП) і високу стабільність литтєвих властивостей протягом 14-добового вистоювання. Зразки, що відливаються, із введенням зазначених добавок набирали стінку виробів (7,6-8 мм) на гіпсовій формі за дуже короткий термін: 20 хвилин для метациду і 45 хвилин для стеарату метациду. Аналіз фізико-технологічних властивостей випалених зразків показав, що кращою є комплексна добавка стеарату метациду і триполіфосфату натрію у всьому інтервалі досліджуваних концентрацій, що забезпечує водопоглинання зразків 0,18-0,48% при уявній щільності 2,1-2,31 г/см³. Така добавка може бути рекомендована для приготування дослідних мас санітарно-технічного фарфору.

Таким чином, вивчивши вплив електролітів і ПАР на литтєві властивості дослідних шлікерів і експлуатаційні характеристики випалених зразків нами встановлено, що :

- рідке скло викликає зниження в'язкості дослідних фарфорових шлікерів при його вмісті 0,125-0,2 мас.ч., однак зазначені концентрації викликають утворення посічок і тріщин на виробах після їх сушіння і випалу;

- необхідна плинність і висока стабільність литтєвих властивостей шлікерів забезпечується спільною присутністю в суспензії 0,1 мас.ч. триполіфосфату натрію і 0,125-0,2 мас.ч. рідкого скла при вологості суспензій 27-30%;

- добавки 0,1-0,2 мас.ч. технічного глинозему і гідрату алюмінію разом з 0,125 мас.ч. триполіфосфату натрію не тільки позитивно впливають на стабілізацію реологічних властивостей дослідних шлікерів, а й прискорюють процес набору черепка при литті виробів у гіпсових формах до 35-45 хвилин;

- за ефективністю дії, що розріджує дослідні шлікери, неіоногенні ПАР можна розташувати в наступний ряд: ВІС-15 >АФ-_9-12 > АФ_6-9 - при їх концентрації 0,005 мас.ч. і в присутності 0,125 мас.ч. триполіфосфату натрію;

- застосування дибутилфталату (0,006-0,012 мас.ч.) разом з 0,15-0,2 мас.ч. триполіфосфату натрію дозволяє скоротити час набору черепка на гіпсових формах до 20 хвилин, забезпечивши одержання випалених зразків з водопоглинанням 0,25-0,48%;

- комплексні добавки триполіфосфату натрію (0,1 мас.ч.) і стеарату метациду (0,005-0,1 мас.ч.) сприяють значному прискоренню набору стінок черепка (до 45 хвилин) і одержанню зразків санітарно-технічного фарфору з водопоглинанням 0,18-0,48%, при випалі їх при зниженій температурі -1200⁰С.

У шостому розділі розглянутий вплив добавок мінералізаторів на властивості дослідних шлікерів і фарфорових мас, що спікаються при зниженій температурі. В якості таких були вивчені діоксид титану і фтористі сполуки.

Експериментально встановлено, що при введенні в досліджувані маси 2 мас.ч. діоксида титану в присутності триполіфосфату натрію ( 0,15-0,2 мас.ч.) можливо одержувати дослідні шлікери з вологістю 28-29% і в'язкістю 63 сП. Виготовлені з них зразки характеризуються товщиною стінки після формування 6,3-8,0 мм і водопоглиненням черепка 0,28-0,45% при 1200⁰С, що відповідає вимогам стандарту для фарфорових виробів.

Інтерес до дослідження впливу фторидів (кремнефтористого натрію, криоліту і фториду натрію) викликаний відомою деполімеризуючою дією іона фтору на структурну сітку стекол, що в досліджуваній нами системі могло б позитивно впливати на зниження температури випалу виробів, які містять значну кількість склофази. Нами вивчені невеликі добавки (до 0,1 мас.ч.) фторвміщуючих солей в присутності 0,125 мас.ч. триполіфосфату натрію. Аналіз отриманих даних показав, що найбільший вплив на зниження в'язкості досліджуваних суспензій надає фторид натрію, менший - кремнефтористий натрій і найменший - криоліт, що пояснюється різною зв'язністю їх катіонів з іонами фтору, а також відношенням до адсорбційного і іонообмінного процесів. Визначено, що і на спікання фарфорового черепка найбільшу флюсуючу дію забезпечує добавка фториду натрію разом з триполіфосфатом натрію, що сприяє одержанню випалених виробів з водопоглинанням рівним 0,27%, відкритою поруватістю 0,46% і досить високою уявною щільністю спеченого матеріалу - 2,22 г/см³.

У сьомому розділі на основі виконаних досліджень нами вибрані наступні млинові добавки для поліпшення властивостей дослідних мас на основі тільки положських глинистих матеріалів:

- діоксиду титану - як мінералізатора, що сприяє не тільки зниженню температури випалу виробів, а й одержанню в їх структурі дрібнокристалічного муліту;

- технічного глинозему - як компонента, що дозволяє значно прискорити набір стінок зразків при шлікерному литті в гіпсових формах (до 35-45 хвилин), а також сприяти мулітизації при випалі дослідної кераміки ;

- оксиетильованого алкілфенолу АФ_9-12 - як органічної речовини, що сприяє одержанню добрих литтєвих властивостей шлікерів і прискоренню набору стінок зразків на гіпсових формах до 60 хвилин.

З введенням вказаних добавок у досліджувану фарфорову масу на основі положскьких глинистих матеріалів в присутності триполіфосфату натрію (0,15 мас.ч.), був отриманий ряд дослідних шлікерів і керамічних зразків, які набирають стінки при литті товщиною 4,1-7,6 мм на гіпсовій формі за 40 хвилин, а після випалу мають водопоглинання в межах 0,24-0,49%, що відповідає вимогам стандарту для фарфорових виробів.