Проведений аналіз плинності бінарних сумішей каолінів свідчить, що водна система 1С поступається при розрідженні незбагаченим каолінам. Критичний вміст води в цих сумішах змінюється наступним чином (мас.%): 1С (68,8) > 3С > 4С > 2С (48,0). Поясненням такого стану речей може бути, з одного боку, рівень ефективної змочуваної поверхні, а з іншого - вміст тонкодисперсних частинок розміром (< 0,001 мм).

Таблиця 10

Склади дослідних систем на основі каолінів

Вміст компонентів, мас. %	Сировина
	Каолін	Глина
	Просянський КС-1	Глуховецький КС-1	КО-1	КССК	Е2013	Веско-Гранітик	ДН-0	ПЛГ-1	Веско-Екстра
1С	50,0	50,0	-	-	-	-	-	-	-
2С	-	-	-	50,0	50,0	-	-	-	-
3С	-	50,0	-	50,0	-	-	-	-	-
4С	-	-	50,0	-	50,0	-	-	-	-
5С	12,0	12,0	16,0	30,0	30,0	-	-	-	-
С5	13,5	56,0	30,5	-	-	-	-	-	-
С9	10,5	10,5	17,0	-	62,0	-	-	-	-
С10	-	24,0	16,0	-	60,0	-	-	-	-
С12	14,0	14,0	11,5	60,5	-	-	-	-	-
С6	8,0	32,5	18,0	-	-	24,0	17,5	-	-
С8	8,0	8,0	10,0	20,0	20,0	18,0	16,0	-	-
С7	7,0	7,0	11,0	21,5	19,0	-	17,0	13,0	4,0
С13	9,0	9,0	7,5	40,5	-	9,5	17,0	7,5	-
6С	7,0	7,0	11,0	-	40,5	21,5	-	13,0	-
7С	-	16,0	10,5	-	39,5	34,0	-	-	-

Порівняльна оцінка критичного вмісту води в полікомпонентних сумішах каолінів дозволяє розташувати останні наступним чином (мас.%): С5 (64,5) > С10 > С12 > 5С > С9 (46,5). На відміну від бінарних сумішей ефективна змочувана поверхня каолінів не має прямого впливу на процеси розрідження. Можливо прогнозувати, що в цьому випадку вирішальну роль відіграє їх дисперсність.

Встановлено, що шляхом заміни інгредієнтів в подвійних сумішах каолінів можливо зменшити умовну динамічну межу плинності їх водних дисперсій до рівня 39-65 Па проти 117-242 Па у вихідних матеріалів. Найменша пластична в'язкість при цьому зростає в 2-3 рази, а динамічна пластичність зменшується в 5,5-13,5 разів.

Дослідження деформаційних процесів при коагуляційному структуро-утворенні систем каолінів виявило, що за характером розвитку деформацій вони відносяться до 4-го структурно-механічного типу, коли е1'ф > е0' > е2' (табл. 11).

Таблиця 11

Структурно-механічні характеристики суспензій сумішей каолінів

Код суміші (вологість, 60 мас.%)	модуль швидкої еластичної деформації Е1•104, Па	модуль повільної еластичної деформації Е2 •104, Па	умовна статична межа плинності Pk1, Па	найбільша пластична в'язкість з1•102, Па•с	еластичність л	статична пластичність •102, с1	період істинної релаксації и1, c	умовний модуль деформації Eе•103, ерг/см3
1С	12,35	34,97	4,20	7,21	0,26	0,59	790	0,67
3С	9,80	38,90	0,19	4,12	0,20	0,05	526	0,39
С5	32,1	63,2	0,81	3,10	0,34	0,26	146	0,31
С9	25,1	69,3	1,57	3,45	0,27	0,46	187	0,34

Суспензії сумішей каолінів характеризуються в порівнянні з вихідними матеріалами меншими значеннями модулів швидкої і повільної еластичної деформацій, еластичності та умовного модуля деформації.

Виявлено можливість регулювання структурно-механічних і реологічних властивостей суспензій глуховецького КС-1 додаванням імпортного КІСК-2. в їх бінарних сумішах. Ефективна змочувана поверхня по воді при цьому зростає з 1,77 до 3,6 і по бензолу з 6,13 до 11,77 м2/г. Структурно-механічні і реологічні характеристики суспензій бінарних сумішей каолінів з КІСК-2 знаходиться на рівні вітчизняних матеріалів.

Аналіз литтєвих властивостей суспензій сумішей каолінів свідчить про відмінності ступеню загусності в процесі коагуляційного структуроутворення та інтенсивності формування при литті (табл. 12). Використання сумішей каолінів дозволяє знизити вологість відливка до рівня 21,3-33,0 мас.% при литті в гіпсові форми та 20,3-29,8 мас.% при литті під тиском. Інтенсивність фільтрації складає відповідно 2,43-3,87 та 1,76-2,65 % на хвилину. Чільне місце за перерахованими показниками належить суміші 2С.

Суспензія 3С відрізняється від 1С більшою інтенсивністю фільтрації при литті в гіпсовій формі за нормальних умов протягом 10 хв. (3,11 проти 2,70) та під тиском (2,19 проти 2,03). Суспензія С9 відрізняється від С5 більшою масою відливки та інтенсивністю фільтрації при литті в гіпсовій формі за нормальних умов протягом 10 хв. (3,82 проти 2,70) та під тиском (2,53 проти 2,01).

Присутність в складі шлікерних мас окрім каолінів різних видів глин, що теж суттєво відрізняються енергетичним станом поверхні і дисперсністю, зумовлює необхідність кількісної оцінки впливу останніх на процеси формування адсорбційно-коагуляційних структур і технологічні властивості технічних дисперсій.

Таблиця 12.

Литтєві властивості суспензій сумішей каолінів

(вихідна вологість 60 мас. %)

Код суміші	Коефіцієнт загусності	Вологість відливки, мас. %	Зменшення вологості, %	Інтенсивність фільтрації, % на 1 хв.
		гіпсова форма	під тиском	гіпсова форма	під тиском	гіпсова форма	під тиском
1С	1,43	33,0	29,5	27,0	30,5	2,70	2,03
3С	1,00	28,9	27,2	31,1	32,8	3,11	2,19
С5	1,25	33,0	29,8	27,0	30,2	2,70	2,01
С9	1,00	21,8	22,1	38,2	37,9	3,82	2,53

Варіювання складу, дисперсності і, як наслідок, властивостей поверхні глинистих компонентів суттєво впливають на технологічні властивості суспензій сумішей глин і каолінів. Критична концентрація дисперсної фази в досліджених сумішах змінюється в такій послідовності (мас.%): С13 (44,6) > 6С > 7С > С7, С8 > С6 (30,1).

Значний інтерес, у відповідності з сучасними тенденціями розвитку вітчизняної керамічної промисловості, представляє комплексна оцінка якості імпортної глинистої сировини як в поєднанні з місцевими глинами, так і в сумішах з каоліном. Ефективна змочувана поверхня таких систем по воді і бензолу змінюється в більш широкому діапазоні (1,36-4,46 м2/г) та (1,83-8,85 м2/г) відповідно.

Критичний вміст дисперсної фази у водних сумішей глин Веско-Гранітик і Santon-L складає від 30,5 до 38,3 мас.%. Додаткове введення каолінів супроводжується збільшенням критичного вмісту до 38,6-43,9 мас.%.

Більш детальний аналіз процесів структуроутворення різних глинистих систем показав можливості їх керованого регулювання в широких межах. Так, гранично зруйнована структура таких систем характеризується умовною динамічною межею плинності від 225,7 до 34,8 Па. Найменша пластична в'язкість при цьому складає 0,37- 0,024 10-2 Па с.

Суміші вітчизняних каолінів і глин (6С і 7С) серед досліджуваних систем (в тому числі з використанням імпортної сировини) характеризуються підвищеним значенням модуля швидкої і повільної еластичних деформацій (відповідно 22,5-30,7 та 51,9-111,7 •10-4 Па проти 2,10-11,10 та 6,87-47,10 •10-4 Па).

Проведені дослідження дозволили виявити залежність показників фільтрації та формування при литті від складів глинистих сумішей. Вологість відливка становить 23,8-33,5 мас.% при литті в гіпсових формах та 12,9-35,8 мас.% при литті під тиском. При рівній вихідній вологості дисперсія 7С з вітчизняної сировини характеризується більшою інтенсивністю процесів фільтрації, ніж системи із застосуванням глини Santon-L і каоліну KICK-2.

Таким чином, наведені результати переконливо свідчать про доцільність і ефективність використання основних критеріїв комплексного підходу при підборі глинистих інгредієнтів технічних дисперсій шляхом шихтування.

У шостому розділі викладено результати досліджень щодо впливу гідрофобізації поверхні глинистих компонентів на структуроутворення та властивості їх водних систем.

Від типу кристалічної структури компонентів дисперсної фази, в першу чергу глинистих, ступені дефектності структури, властивостей поверхні та наявності домішок залежать характеристики, які відповідають за процеси коагуляційного структуроутворення водних дисперсій і керамічних шлікерів на їх основі.

Значний обсяг досліджень гідрофільності глин і каолінів показав, що остання багато в чому визначає їх фізико-хімічні та технологічні властивості . Відзначається суттєва роль водневого зв'язку в процесі взаємодії між водою та поверхнею твердих фаз. Змочуваність водою пов'язується з кристалохімічною будовою твердих тіл, молекулярною природою поверхні і наявністю на ній таких активних центрів, що приєднують до себе молекули води за допомогою водневих зв'язків. Отже вихідні властивості поверхні сировинних компонентів необхідно враховувати при дослідженні та визначенні раціональних складів шлікерних мас для лиття кераміки .

Енергетична ненасиченість поверхневих молекул глинистих частинок зумовлює інтенсивне притягування молекул дисперсійного середовища. Звідси виникає передумова доцільності застосування гідрофобізації компонентів дисперсної фази для регулювання властивостей водних глинистих систем .

З метою розширення потенційних можливостей керованого регулювання реологічних і технологічних властивостей шлікерів для лиття санітарної кераміки було здійснено модифікування поверхні каолінів. Вибір останніх у складі сумішей (табл. 13) зумовлений специфікою їх фізико-хімічних властивостей (особливо поверхні).

Сформульовані вимоги і до модифікаторів, які за хімічним складом мають бути максимально наближені до мінеральних інгредієнтів шлікерів, мати в своєму складі хімічно активні функціональні групи, забезпечувати ефективне екранування поверхні дисперсної фази, тобто керовано її гідрофобізувати.

Таблиця 13

Склади дослідних сумішей каолінів

Сировина	Вміст компонентів, мас. %
	26С	С60	С62	С5	С40	С44	С41	С45	С42
глуховецький КС-1	67,0	65,0	35,0	56,0	14,0	14,0	-	-	14,0
просянський КС-1	-	-	-	13,5	-	-	-	-	-
обознівський КО-1	-	-	-	30,5	-	-	-	-	-
німецький KICK-2	33,0	-	-	-	-	-	-	-	-
гідрофобізований Кф	-	-	30,0	-	-	-	14,0	14,0	25,0
катеринівський Е2013	-	35,0	35,0	-	61,0	61,0	61,0	61,0	61,0
PoleStar 501	-	-	-	-	-	25,0	-	25,0	-
PoleStar 200R	-	-	-	-	25,0	-	25,0	-	-

Всім перерахованим вимогам, на наш погляд, найбільш повно відповідають кремнійорганічні сполуки, що містять групи Si-О-К та Si-Н. Було випробувано дві основні схеми гідрофобізації поверхні дисперсних каолінів. Перша полягала в розпилюванні розчину модифікатора на тонкий шар каоліну з наступною сушкою та подрібненням. Друга полягала в приготуванні водного розчину кремнійорганічної речовини, який додавали до висушеного каоліну з утворенням суспензії.

Оцінка обох схем гідрофобізації при однаковій питомій поверхні каолінів показала перевагу другої, а використання поліетилгідридсилоксану більш ефективне. Максимальний ефект досягається при концентрації останнього 0,15 мас.%. Крайові кути змочування по воді при цьому зростають на 22 градуси для просянського КС-1 та 20 градусів - для глуховецького КС-1.

Все це дає підстави стверджувати, що шляхом підбору кремнійорганічних модифікаторів (в основному за видом і характером реакційноздатних груп біля атома кремнію) можливо керовано змінювати гідрофільно-гідрофобний баланс поверхні дисперсних каолінів. Останнє, в свою чергу, може суттєво впливати на структурно-механічні, реологічні та фільтраційні властивості литтєвих шлікерів з використанням модифікованих каолінів.

Підтвердженням являються суттєве (в 2,5-8 разів) зменшення значень модулів швидкої і повільної еластичної деформації та в 3-6,5 разів пластичної в'язкості водних дисперсій каолінів в залежності від виду і концентрації модифікаторів. Еластичність зменшується не так помітно і складає 0,16-0,23, а статична пластичність навіть зростає до 1,03-1,51·10-2 с-1 у випадку використання поліетилгідридсилоксану.

Умовна динамічна межа плинності водних дисперсій гідрофобізованих каолінів зменшується до рівня 6,9-40,8 Па. Найбільша пластична в'язкість при цьому складає 0,22-0,25·10-2 Па•с, а динамічна пластичність 0,31-1,63·10-4 с-1.

Гідрофобізація каолінів дозволяє зменшити робочу вологість дисперсій на 14,4 мас. % для просянського КС-1 та 16,6 мас.% для глуховецького КС-1. Залишкова вологість відливка при цьому зменшується відповідно на 4,4 та 6,5 мас.%.

Введення гідрофобізованого каоліну до складу водних дисперсій збагачених матеріалів КС-1 і КІСК-2 (склад 9Т) та сумішей каолінів і глин дозволяє збільшити інтенсивність фільтрації до рівня 2,76-3,28 % на 1 хв. при литті в гіпсових формах та 1,86-2,06 % на 1 хв. - при литті під тиском в полімерних формах (табл. 14).

Проведені технологічні тестування підтвердили ефективність введення незбагачених лужних і гідрофобізованого каолінів для поліпшення реологічних та литтєвих властивостей глинистих систем. Очевидно, що при заміні імпортного KICK-2 в суміші 26С на лужний Е2013 суспензія суміші С60 характеризується суттєвим підвищенням інтенсивності фільтрації при литті за нормальних умов в гіпсові форми (3,18 проти 2,75) та під зовнішнім тиском (2,16 проти 1,93). При комплексному введенні лужного та гідрофобізованого каолінів вказаний ефект зростає: інтенсивність фільтрації суспензії суміші С62 перевищує вихідну 26С в 1,5 рази при литті в гіпсові форми та в 1,4 рази при литті під тиском.

Таблиця 14

Литтєві властивості суспензій з гідрофобізованим каоліном

(вихідна вологість 60 мас. %)

Код суміші	Коефіцієнт загусності	Вологість відливка, мас. %	Інтенсивність фільтрації, % на 1 хв.
		гіпсова форма	під тиском	гіпсова форма	під тиском
1С	1,43	33,0	29,5	2,70	2,03
5Г	1,00	32,4	29,0	2,76	2,06
1Т	1,22	40,1	33,8	1,99	1,75
9Т	1,00	32,8	31,9	2,72	1,87
26С	1,11	32,5	31,0	2,75	1,93
С60	1,00	28,2	27,6	3,18	2,16
С62	1,17	18,4	19,6	4,16	2,69

Сьомий розділ містить результати досліджень щодо впливу термічної активації на структуроутворення та властивості їх водних систем.

Відомо, що для регулювання фізико-хімічних властивостей поверхні глинистих матеріалів поряд з іншими відомими методами широко застосовують термоактивацію. Властивості глинистих мінералів, зокрема каолініту, в процесі термічної обробки можуть змінюватися в досить широкому діапазоні.

Аналіз інфрачервоних спектрів, випалених при 6000С і вище, свідчить, що із зростанням температур активації відбувається порушення зв'язків між тетра- і октаедричними структурами каолінітового шару. Можливість протікання вказаного процесу підтверджується зникненням смуги поглинання 900 - 921 см-1 (зв'язок Al - ОН), зміною структури смуги валентних коливань Si-O- (1000-1030 см-1), різким зменшенням інтенсивності смуги, відповідальної за деформаційні коливання зв'язку Si-O-Al (520см-1).

В той же час, існування широких та інтенсивних смуг поглинання з максимумом при 1050, 800, 530 і 440 см-1, які належать валентним і деформаційним коливанням зв'язків Si-O-, Si-O-Si і Si-O-Al, вказує на збереження певної впорядкованості тетраедричних сіток кристалічних ґраток каолінів після термоактивації (рис. 3).

Наявність перебудови в структурі каолінів при нагріванні підтверджується екстремальним характером зміни і їх густини та питомої поверхні. Мінімальні значення першої складають 2,81 г/смі для глуховецького КС-1 при 5800С та 2,67 г/смі для просянського КС-1 при 7000С. Ефективна питома поверхня для глуховецького каоліну досягає максимуму при 8000С і становить 50,5 мІ/г по воді та 50,9 мІ/г по бензолу. Аналогічна закономірність в її змінах під час термоактивації фіксується і для просянського каоліну. Однак максимальний приріст питомої поверхні після випалу при 7000С складає 6,6 мІ/г по воді та 29,1 мІ/г по бензолу.

Процес перебудови в каолінах при термообробці супроводжується зміною енергетичного стану їх поверхні. Максимум змочування при натіканні для глуховецького КС-1 реалізується при 8000С (0,059 по воді). Подальше підвищення температури погіршує змочування. Аналогічні закономірності спостерігаються і в процесі термообробки просянського каоліну. Але максимум змочування реалізу-ється при 7000С при дещо меншій різниці у порівнянні з вихідним матеріалом (рис.4).



Рис. 3. ІЧ-спектри каолінів КС-1 глуховецького (а) та просянського (б)

Слід відмітити, що гідрофільно-гідрофобний баланс поверхні каолінів в процесі термоактивації залишається практично стабільним на рівні значень коефіцієнтів ліофільності 0,14-0,15 для термоактивованих глуховецького та 0,18-0,23 просянського каолінів.

Наявність відмінностей в енергетичному стані поверхні термоактивованих каолінів проявляється і в рівні структурно-механічних властивостей їх водних дисперсій. Модулі різних видів деформацій для глуховецького КС-1 зменшуються до 7,8 - 23,6·10-4 Па. Аналогічні показники для просянського КС-1 дещо вищі і складають відповідно 38,2-86,5·10-3 Па. Умовна статична межа плинності може при цьому зменшитися в 10 разів, а найбільша пластична в'язкість - в три.

Рис.4. Залежність змочування водою від температури термічної активації каолінів глуховецького (а) і просянського (b)

Еластичність і статична пластичність таких систем змінюється несуттєво. Все це свідчить про формування менш міцних структур, які легше деформуються, але в той же час складніше відновлюються (табл.15).

Термоактивація впливає і на реологічні властивості суспензій каолінів. Умовна динамічна межа плинності зменшується до 35,2-44,7 Па, а динамічна пластичність до 1,04-1,44·10-4 с-1.

Технологічні властивості оцінювались як з використанням вітчизняних термоактивованих каолінів, так і імпортних матеріалів типу PoleStar. Аналіз їх різновидів PoleStar 501 і PoleStar 200R показав, що їх змочуваність при натіканні водою знаходиться на рівні вітчизняних термоактивованих каолінів. Ефективна питома поверхня імпортних матеріалів відповідно становить 24,2-32,3 та 24,5-31,8 мІ/г по воді і бензолу.

Таблиця 15

Структурно-механічні властивості водних дисперсій термоактивованих каолінів

Температура активації, 0С	Модуль швидкої еластичної деформації Е1*104 Па	Модуль повільної еластичної деформації Е2*104 Па	Умовна статична межа текучості Рк1, Па	Най більша пластична в'яз кість з1*102, Па*с	Еластичність л	статична пластичність •102 с1	Період істинної релаксації И1, с	Умов ний модуль деформації ерг/см3
Глуховецький КС-1 вихідний	12,8	34,3	14,4	13,0	0,27	1,11	1396	1,14
600	8,6	29,0	2,1	5,7	0,23	0,37	866	0,52
800	7,8	23,6	1,4	4,4	0,25	0,32	749	0,41
Просянський КС-1 вихідний	84,5	102,0	8,9	14,3	0,45	0,62	309	1,39
600	61,2	86,5	7,5	5,1	0,41	1,47	125	0,50
800	38,2	62,0	6,6	4,5	0,38	1,47	216	0,44

Порівняльна оцінка ефективності комплексного введення незбагачених лужних, гідрофобізованого та термоактивованих каолінів для поліпшення литтєвих властивостей суспензій показала (табл. 16), що при заміні обознівського КО-1 та частини КС-1 в суміші С5 на лужний Е2013 і термоактивований PoleStar 200R суспензія суміші С40 характеризується суттєвим підвищенням інтенсивності фільтрації при литті за нормальних умов в гіпсові форми (3,01 проти 2,70) та при литті під зовнішнім тиском (2,06 проти 2,01) в полімерні форми. При комплексному введенні незбагаченого лужного, термоактивованого та гідрофобізованого каолінів вказаний ефект зростає: інтенсивність фільтрації суспензії суміші С41 перевищує вихідну С5 і С40, досягаючи 3,20 при литті в гіпсові форми та 2,13 під зовнішнім тиском.

При однаковому кількісному співвідношенні збагаченого, термоактивованого та незбагаченого лужного каолінів (С40,С44), гідрофобізованого, термоактивова-ного та незбагаченого лужного каолінів (С41,С45) ефект зростає при застосуванні PoleStar 200R замість PoleStar 501 та гідрофобізованого замість КС-1. Встановлено, що зміна кількісного співвідношення збагаченого, гідрофобізованого та незбагаченого лужного каолінів на 1:1:1 (С62) замість 1:2:4 (С42) дозволяє суттєво покращити литтєві властивості водних дисперсій сумішей каолінів.

Таблиця 16

Литтєві властивості суспензій з використанням термоактивованих каолінів (вихідна вологість 60 мас. %)

Код суміші	Коефіцієнт загусності	Вологість відливка, мас. %	Інтенсивність фільтрації, % на 1 хв.
		гіпсова форма	під тиском	гіпсова форма	під тиском
С5	1,25	33,0	29,8	2,70	2,01
С44	1,14	32,4	31,2	2,76	1,92
С40	1,00	29,9	29,1	3,01	2,06
С45	1,00	28,3	30,1	3,17	1,99
С41	1,00	28,0	28,1	3,20	2,13
С42	1,00	23,2	22,0	3,68	2,53
С62	1,17	18,4	19,6	4,16	2,68

Восьмий розділ містить результати оптимізації складів, особливостей структуроутворення і властивостей фарфорових мас на основі досліджених глинистих систем для формування санітарної кераміки методом лиття в пористі форми за нормальних умов і під зовнішнім тиском.

Отримані нові результати комплексних досліджень глинистих компонентів і, зокрема, каолінів та їх сумішей, стали основою для подальшого вдосконалення та оптимізації складів мас для виготовлення санітарної кераміки з урахуванням сучасних вимог диференціації способів формування.

Глиниста частина розроблених мас типів МЗЦ, ВЦ5 і ВТ відрізняються від типової V значно меншим вмістом збагачених каолінів (6,0-12,4 проти 20,5 мас.%) та значно більшим вмістом незбагачених каолінів (26,4-38,0 проти 9,0 мас.%), введенням модифікованих каолінів - гідрофобізованого 7,0-12,5 мас. %, термоактивованого 12,5 мас.%.

Відносно менша кількість плавнів і опіснюючих компонентів в масах типів МЗЦ, ВЦ5 і ВТ у порівнянні з типовою V (24,2-34,4 проти 49,5 мас.%) компенсується польовими шпатами і кварцовим піском в незбагачених лужних каолінах.

Такі зміни в складі шлікерів дозволяють регулювати їх структурно-механічні, реологічні і литтєві властивості. Вологість відливка зменшується до 2 мас.%, інтенсивність фільтрації збільшується до 0,35% на 1 хв. (лиття в гіпсових формах) та відповідно до 7,3 мас.% і 0,56% на 1 хв. при литті під зовнішнім тиском.

Результати рентгенофазового аналізу дослідних мас дозволили виявити певні особливості перетворень в процесі термічної обробки при переході від конденсаційної до кристалізаційної структури. Аналіз кінетики фазових перетворень при формуванні структури кераміки, формованої шляхом лиття під зовнішнім тиском, показав (рис. 5), що перехід від конденсаційної до кристалізаційної структури супроводжується перетвореннями польових шпатів, що сприяють утворенню та розвитку рідинної фази, різким руйнуванням гратки каолініту та інтенсифікації мулітоутворення при зростанні ступеня високотемпературної обробки. При цьому рівна з типовою масою ступінь мулітизації досягається при відносно менших енерговитратах - меншій на 30-400С максимальній температурі випалу, що важливо з позицій ресурсозбереження

Таблиця 17

Склади мас для лиття санітарної кераміки під тиском

Сировина	Вміст компонентів, мас.%
	ВТ07	ВТ10	ВТ09	ВТ11
Глина Веско-Гранітик	7,0	7,0	5,4	6,0
Santon-L	15,0	15,0	11,3	11,0
Каолін збагачений глуховецький КС-1	18,5	15,0	18,5	17,5
KICK-2	10,0	-	10,0	-
Каолін незбагачений Е2013	-	15,0	-	17,5
Каолін модифікований гідрофобізований Кф	-	12,0	-	15,0
Польовошпатова сировина Чалм-озеро КПШМ 0,2-2	3,0	-	-	-
вишньовогірський ПШС 0,2-2,1	18,6	18,5	17,9	18,0
полтавський КПШМ 0,2-2	-	-	2,4	-
Пісок кварцовий новоселівський	20,9	10,5	27,5	8,0
Злам фарфоровий	7,0	7,0	7,0	7,0

Рис. 5. Дифрактограми кераміки з маси для лиття під тиском після випалювання на 10000С (а), 11000С (в) і 12200С (с)

Позначення: v кварц, + муліт, Д - мікроклін, о - ортоклаз, - альбіт

Будівельний фарфор із розроблених мас після випалу в тунельній печі на максимальну температуру 12200С характеризується необхідним ступенем спікання (водопоглинання 0,2-0,3 мас.%, густина 2,27-2,30 г/смі, відкрита пористість 0,4-0,7%), що забезпечує виготовлення виробів санітарної кераміки згідно діючих стандартів України та ЄС.

З врахуванням особливостей розроблення мас для виробництва санітарного фарфору були скореговані склади глазурного покриття, що дозволило суттєво покращити експлуатаційні властивості виробів.

Сучасна технологія лиття санітарних виробів із розроблених мас впроваджена на ЗАТ "Славутський комбінат "Будфарфор". Розроблено відповідні доповнення до типового технологічного регламенту. Економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи складає 16,6 млн. грн. на рік.

ВИСНОВКИ

В результаті виконання дисертаційної роботи вирішено важливу науково-практичну проблему - на основі запропонованої комплексної порівняльної оцінки вітчизняної та імпортної глинистої сировини розроблено фізико-хімічні засади ефективної технології виробництва санітарної кераміки з будівельного фарфору. Результати проведених системних досліджень дають підстави зробити наступні висновки:

1. Розроблено технологічні принципи управління процесами структуро-утворення санітарної кераміки відповідно до умов диференціації промислових методів лиття в сучасному виробництві з максимально можливим використанням сировини родовищ України. Вдосконалення складів мас для лиття базується на результатах комплексних досліджень структури і фізико-хімічних властивостей каолінів і глин, водних дисперсій на їх основі та ефективності застосування незбагачених лужних і модифікованих каолінів:

- застосуванні лужних каолінів як фактора регулювання дисперсності, реологічних і литтєвих параметрів шлікерних мас, інтенсифікації спікання та кристалізаційного структуроутворення будівельного фарфору;

- оптимізації вибору сировини і визначення складів мас з урахуванням властивостей поверхні глинистих компонентів та можливостей її модифікації методами гідрофобізації і термоактивації.

2. Реалізовано комплексний підхід (із врахуванням хімічного і мінералогічного складів, особливостей кристалохімічної будови, фізико-хімічних властивостей поверхні, дисперсності тощо) підбору глинистих інгредієнтів для керованого регулювання процесів формування адсорбційно-коагуляційної структури їх водних дисперсій. Вперше запропоновано для оцінки впливу структуруючих і деструктивних факторів на вказані процеси використовувати показники ефективної змочуваної поверхні. Базуючись на основних критеріях комплексного підходу визначено раціональні суміші вітчизняних та імпортних каолінів і глин, кількісно оцінено рівень реологічних, структурно-механічних і технологічних властивостей їх водних дисперсій. Дана порівняльна оцінка ефективності застосування глинистих інгредієнтів.

3. Відмінності в хімічному складі каолінів, які застосовуються у вітчизняному виробництві, за вмістом оксидів SiO2 та AL2O3 знаходяться в межах 58,53 (КО-1) - 75,46 (Е2013) і 21,88-40,33 мас.% відповідно, а найбільшим ступенем структурної досконалості (за спектральним коефіцієнтом кристалічності по Хінклі) характеризується збагачений глуховецький каолін марки КС-1.

Дана кількісна оцінка зміни інтенсивності і положення ІЧ-смуг поглинання, характерних для зв'язків Si-O-Si, Si-O і Si-O-Аl в порівнянні з глуховецьким КС-1, як таким, що має найбільш досконалу кристалічну структуру, і показана наявність достатньо чіткого взаємозв'язку між складом і структурою каолінів різних ступенів збагачення та індексів впорядкованості їх кристалічної структури.

4. Представлена диференційована оцінка вмісту та енергетичного стану різних видів структурних гідроксильних груп та адсорбованої води в складі технічних каолінів. Кількість ОН-груп, зв'язаних з каолінітом, на 12-14% у збагачених і на 32-51 % у незбагачених каолінів менша в порівнянні з глуховецьким КС-1, а їх енергетичний стан змінюється в ряду: 3680 > 3613 > 3640 см-1. Максимальна кількість адсорбованої води (11,7 мас.%) присутня в складі КО-1, а мінімальна (4,4 мас.%) - у Е 2013. Оцінено енергетичний стан поверхні каолінів шляхом змочування водою (глуховецький КС-1 - 0,024; КІСК-2 - 0,147) та бензолом (Е 2013 - 0,141; КІСК-2 - 0,802) та її кількісні параметри (вологість Е 2013 - 18,0 мІ/г і просянського КС-1 - 49,6 мІ/г та турбівського каоліну 13,5 мІ/г і КО-1 - 34,7 мІ/г).

5. Встановлено, що плинність дисперсій каолінів в залежності від критичного вмісту води змінюється в ряду (мас.%): глуховецький КС-1 (64,0) > просянський КС-1 (61,2) > КО-1 (55,5) > КІСК-2 (54,5) > КССК (53,2) > Е 2013 (47,5). Умовна динамічна межа їх плинності при вологості 40-62 мас.% складає 2,0-159,0 Па, а найменша пластична в'язкість - 0,05-0,26 •10-2 Па•с. Структурно-механічні характеристики водних дисперсій каолінів виділяються у КО-1 і турбівського. Показано, що в процесах формування адсорбційно-коагуляційної структури каолінових дисперсій основну роль відіграють ліофільно-ліофобний баланс їх поверхні, її енергетичний стан та рівень розвиненості і дисперсність. Встановлено, що технологічні властивості дисперсій каолінів визначаються перерахованими вище факторами і їх правильне врахування дає можливість здійснювати керовану зміну литтєвих властивостей водних дисперсій у широких межах.

6. Встановлено, що кількість структуроутворюючих зв'язків (Si-O, Si-O-Аl, Si-O-Si) в структурі каолінітвмісних глин в 1,3-1,9 разів менша, ніж у глуховецького КС-1, а зміщення характеристичних ІЧ-смуг поглинання досягає 20 см-1 в бік менших частот. В складі поверхневого шару чільне місце займають структурні адсорбована вода і ОН-групи. Вміст останніх в 2-3 рази менший в порівнянні з каолінами. Дисперсні глини краще, ніж каоліни, змочуються водою і бензолом (коефіцієнт ліофільності складає від 0,19 (ESBKА-2) до 0,529 (ПЛГ-1). Ефективність змочування змінюється в ряду: Веско-Гранітик > Santon­L > Веско-Екстра. Дана кількісна оцінка плинності, реологічних властивостей і структурно-механічних характеристик водних дисперсій глин. Оцінено технологічні властивості останніх при литті в гіпсових формах та під тиском (по вологості відливка і відповідному збільшенні вмісту дисперсної фази в ньому).

7. Сформульовані вимоги до складу і властивостей модифікаторів поверхні дисперсних каолінів в межах розробки методів ефективного регулювання процесами структуроутворення їх водних дисперсій. На прикладі кремнійорганічних продуктів з функціональними групами Si-ОK та Si-Н визначені оптимальні концентрації, кількісно оцінена зміна гідрофільно-гідрофобного балансу поверхні модифікованих дисперсних каолінів та їх вплив на структурно-механічні і реологічні властивості суспензій. Встановлено залежність між ступенем гідрофільності каолінів і технологічними властивостями (плинністю, інтенсивністю фільтрації, вологістю відливка) дисперсій на їх основі.

8. Оцінено вплив термоактивації (500-1000°С) на зміни в складі і структурі глуховецького і просянського збагачених каолінів (зміна інтенсивності характеристичних смуг поглинання зв'язків Si-O-Si, Si-O-Аl, Si-O, Si-OН, Аl-ОН, густини, ефективної питомої поверхні і змочуваності при натіканні) і встановлено наявність екстремумів відповідно при 800°С і 700°С. Показано, що термоактивація промислових каолінів є ефективним та дійовим технічним засобом, що дозволяє змінювати структурно-механічні і реологічні властивості їх водних дисперсій в широкому діапазоні. Застосування термоактивованих каолінів (в тому числі імпортних PoleStar) у полікомпонентних глинистих системах (в тому числі з гідрофобізованим і незбагаченим лужним каоліном) дозволяє знизити вологість відливка та підвищити інтенсивність фільтрації.

9. Розроблено нові склади мас на основі сировини України, що забезпечують технологічні вимоги лиття виробів будівельного фарфору за нормальних умов на механізованих стендах та під зовнішнім тиском на високопродуктивному обладнанні. Результати роботи впроваджені на найбільшому в Україні та СНД підприємстві-виробнику санітарної кераміки - ЗАТ "Славутський комбінат "Будфарфор" (Хмельницька обл.), зі збільшенням обсягів та підвищенні конкурентоспроможності національного виробництва. Розроблено відповідні доповнення до типового технологічного регламенту. Економічний ефект від впровадження вітчизняної сировини становить 16,6 млн. грн. на рік.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сальник В.Г. Фізико-хімічна механіка дисперсних структур у технології будівельного фарфору / В.Г. Сальник, В.А. Свідерський, Л.П. Черняк. - К.: Знання, 2012. - 158 с. - (Сучасна наука).

Здобувачем проведено аналіз впливу властивостей вихідної сировини на структуроутворення санітарної кераміки при формуванні та випалі.

2. Свідерський В.А. Фізико-хімічні властивості поверхні каолінів і каолінітвмісних глин та їх водних дисперсій / В.А. Свідерський, В.Г. Сальник, Л.П. Черняк. - К.: Знання, 2012. - 166 с. - (Сучасна наука).

Здобувачем дана інтерпретація зв'язку енергетичного стану частинок дисперсної фази з коагуляційним структуроутворенням глинистих суспензій.

3. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Особливості формування структури і технологія санітарної будівельної кераміки // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”, 2006. - № 13 - С.120-123.

Здобувачем аргументовано зв'язок процесів структуроутворення і технології санітарної кераміки.

4. Сальник В.Г., Мочурад В.В., Савчук Л.С. Нефритовані глазурі для санітарної будівельної кераміки // Строительные материалы и изделия. - 2006. - № 4. - С. 9-11.

Здобувачем визначено напрямки оптимізації складів глазурі для санітарної кераміки при однократному випалі.

5. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Сировинна база виробництва санітарно-будівельної кераміки // Наукові вісті Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. - К.: НТУУ “КПІ”. - 2006. - № 3(47) - С.135-138.

Здобувачем обґрунтовано перспективність використання незбагачених лужних каолінів в складі фарфорових мас.

6. Сальник В.Г., Мочурад В.В. Модернізація технології та обладнання у виробництві санітарної кераміки. // Будівельні матеріали, вироби та санитарна техніка. -К.: Знання. - 2006. - вип. 22. - С. 101 - 104.

Здобувачем визначено основні напрямки модернізації виробництва на інноваційній основі.

7. Сальник В.Г. Розвиток виробництва та технології санітарної кераміки // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. - 2007. - № 3 - С. 98-102.

8. Сальник В.Г. Особливості застосування каолінів Глуховецького родовища в технології санітарної кераміки // Наукові вісті Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. - К.: НТУУ “КПІ”. - 2007. - № 5(47) - С.124 - 128.

9. Сальник В.Г., Черняк Л.П., Петрук Р.В. Порівняльний аналіз структурно-механічних та реологічних показників збагачених і незбагачених глухівецьких каолінів в технології виробництва санітарної кераміки // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - Вінниця: НТУ.- 2007. - № 6 - С.16-20.

Здобувачем доведено ефективність комплексного застосування незбагаченого і збагаченого каолінів Глуховецького родовища.

10. Сальник В.Г. Раціональне використання сировини при виготовленні санітарної кераміки // Керамика: наука и жизнь. - 2008. - № 1. - С. 24 - 31.

11. Сальник В.Г., Ткач Н.А., Свидерский В.А. Структурно-хімічні властивості термоактивованих каолінів // Збірник наук. праць ВАТ «УкрНДІ вогнетривів ім.. А.С. Бережного. - 2007. - № 107 - С. 140-146.

Здобувачем дана критеріальна оцінка ступеня зміни властивостей поверхні каолінів від температури активації.

12. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Вдосконалення складу шлікерних мас для виготовлення санітарної кераміки // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск „Хімія, хімічна технологія і екологія”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2008. - № 10 - С.127 - 134.

Здобувачем розроблено програму досліджень і виявлено ефект залежності параметрів коагуляційного структуроутворення від гідрофільності глинистої сировини.

13. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Питання виготовлення санітарної кераміки литвом під тиском // Харків: Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2008. - № 3/1 (33). - С. 72 - 76.

Здобувачем розглянуті особливості лиття фарфорових мас в полімерних формах під зовнішнім тиском.

14. Сальник В.Г. Вплив глинистих компонентів на властивості шлікерних мас в технології санітарної кераміки // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск „Хімія, хімічна технологія і екологія”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2008. - № 33 - С. 83 - 90.

15. Сальник В.Г. Реологічні і технологічні властивості глинистих компонентів мас для литва санітарної кераміки // Керамика: наука и жизнь. - 2008. - № 2. - С. 57- 62.

16. Сальник В.Г., Мочурад В.В. Совершенствование технологических процессов производства санстройизделий на ЗАО"Славутский комбинат "Будфарфор" // Збірник Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка. - 2008. - № 3 (30). - С. 81 - 84.

Здобувачем наведено приклади практичного вдосконалення технології санітарної кераміки на базі наукових досліджень.

17. Сальник В.Г., Свидерский В.А., Черняк Л.П. Расширение сырьевой базы для производства санитарно-технической керамики / Стекло и керамика. - 2009. - № 1. - С. 34 - 38.

Здобувачем показано ефективність комплексного застосування сировини родовищ України в технології санітарної кераміки.

18. Сальник В.Г. Властивості поверхні промислових каолінів // Харків: Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2009. - № 1/4(37) . - С. 10 - 14 .

19. Сальник В.Г. Структурні перетворення каолінів при термічній обробці // Керамика: наука и жизнь. - 2009. - № 1(3). - С. 43- 49.

20. Сальник В.Г., Свідерський В.А. Аналіз природних каолінів з використанням ІЧ-спектроскопії // Строительные материалы и изделия. - 2009. - № 1. - С.13 -16.

Здобувачем показано зв'язок хіміко-мінералогічного складу каолінів із структурою і енергетичним станом поверхні частинок.

21. Ткач Н.О., Сальник В.Г., Свідерський В.А. Взаємозв'язок кристало-хімічної будови і фізико-хімічних властивостей поверхні глин // Наукові вісті Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. - К.: НТУУ “КПІ”. - 2009. - № 2(64) - С.135 - 141.

Здобувачем показано зв'язок хіміко-мінералогічного складу глин із структурою і енергетичним станом поверхні частинок.

22. Сальник В.Г., Свідерський В.А. Властивості поверхні глин як фактор впливу на технологічні характеристики водних систем // Керамика: наука и жизнь. - 2009. - № 3 (5). - С. 24 - 30.

Здобувачем дана інтерпретація зв'язку енергетичного стану поверхні глинистих частинок із ступенем їх гідрофільності.

23. Сальник В.Г., Ткач Н.О. Коагуляційне структуроутворення та технологічні властивості каоліну KICK-2 // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск „Хімія, хімічна технологія і екологія”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2009. - № 40. - С. 137 - 144.

Здобувачем відзначені особливості формування структури водних глинистих систем при застосуванні імпортного каоліну.

24. Сальник В.Г, Свидерский В.А., Черняк Л.П. Развитие сырьевой базы и технологии производства санитарной керамики // Сборник научных трудов «Строительство и техногенная безопасность». - Симферополь: НАПКС. - 2010. - С. 79 - 88.

Здобувачем показано зв'язок сировинної бази виробництва з вдосконаленням технології санітарної кераміки.

25. Сальник В.Г., Черняк Л.П. Каолін KICK-2 як фактор впливу на технологічні властивості та структуроутворення суспензій // Харків: Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 2/6 (44). - С. 14 - 17.

Здобувачем розглянуто ефективність застосування імпортної сировини в складі шлікерних мас.

26. Сальник В.Г. Особливості структури та властивостей глини Santon-L // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск „Хімія, хімічна технологія і екологія”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2010. - № 22. - С. 89 - 94.

27. Сальник В.Г. Структура та технологічні властивості водних систем з застосуванням глини Santon-L // Керамика: наука и жизнь. - 2010. - № 2(8) . - С. 20 - 26.

28. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Ткач Н.О. Структура поверхні та властивості водних дисперсій термоактивованих каолінів // Магістріум. Хімічні науки. - К.: НАУКМА. - 2010. - вип. 40. - С. 12 - 17.

Здобувачем дана оцінка ефективності термічної активації каолінів для регулювання властивостей їх водних систем.

29. Сальник В.Г., Свидерський В.А., Черняк Л.П. Застосування модифікованого каоліну для регулювання властивостей водних дисперсних систем // Наукові вісті Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. - К.: НТУУ “КПІ”. - 2010. - № 3(71) - С. 133 - 137.

Здобувачем дана оцінка ефективності гідрофобізації каолінів для регулювання властивостей їх водних систем.

30. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Властивості та структуроутво-рення глинистих систем для лиття кераміки // Керамика: наука и жизнь. - 2010. - № 4( 10) . - С. 18 - 31.

Здобувачем показано особливості структурно-механічних і реологічних характеристик глинистих суспензій.

31. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Фізико-хімічні фактори структуроутворення та інтенсифікації лиття керамічних виробів // Збірник наукових праць ВАТ "УкрНДІВогнетривів імені А.С.Бережного" за матеріалами Міжнародної науково-технічної конференції "Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів" до 125-річчя НТУ "ХПІ"(Харків, 20-23 вересня 2010 р.).- Харків: Каравела, 2010.- С.35-45.

Здобувачем визначено комплекс фізико-хімічних факторів впливу на процеси структуроутворення кераміки з фарфорових мас.

32. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Властивості поверхні та дисперсність сировинних матеріалів як фактори впливу на структуроутворення та технологічні параметри глинистих систем // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск „Хімія, хімічна технологія і екологія”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2010. - № 66. - С. 110 - 120.

Здобувачем розглянуто особливості поверхневого стану частинок дисперсної фази як фактору формування структури кераміки в технологічному циклі.

33. Сальник В.Г. Особливості структуроутворення нефритованої глазурі // Харків: Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2011.- № 5 (53). - С. 40-44.

34. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Структуроутворення нефритованої глазурі для санітарної кераміки // Керамика: наука и жизнь. - 2011. - № 3 ( 13) . - С. 12 - 19 .

Здобувачем дана інтерпретація фазових перетворень глазурного покриття виробів при випалі.

35. Сальник В.Г., Свидерский В.А., Черняк Л.П. Особенности структуро -образования масс для литья санитарной керамики / Стекло и керамика. - 2013 - № 3. - С. 3 - 6.

Здобувачем простежено особливості формування структури фарфорових мас за умов диференціації способів лиття.

36. Пат. 51187 Україна, МПК С04В 33/24, С04В 33/28. Композиція для виробництва санітарної кераміки / Сальник В.Г., Свідерський В.А., Ткач Н.О., Миронюк О.В.; заявник та патентовласник НТУ України «КПІ». - № u200913196; заявл. 18.12.2009, опубл. 12.07.2010, Бюл. № 13.

Здобувачем обґрунтовано введення до складу шлікерної маси гідрофобізованого каоліну.

37. Пат. 51188 Україна, МПК G01N 15/02, G01N 13/00. Пристрій для визначення характеристик змочування порошкових дисперсних матеріалів / Сальник В.Г., Свідерський В.А., Ткач Н.О., Миронюк О.В.; заявник та патентовласник НТУ України «КПІ». - № u200913197; заявл. 18.12.2009, опубл. 13.07.2010, Бюл. № 13.

Здобувачем визначено основні питання вдосконалення методики аналізу гідрофільності керамічної сировини.

38. Пат. 66117 Україна, МПК (2011.01) С04В 33/00. Керамічна маса для санітарної кераміки / Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П., Ткач Н.О.; заявник та патентовласник НТУ України «КПІ». - № u2011 06658; заявл. 27.05.2011, опубл. 26.12.2011, Бюл. № 24.

Здобувачем визначено напрямки оптимізації складу маси для лиття на механізованих стендах.

39. Пат. 70114 Україна, МПК С04В 41/86 (2006.01). Нефритована полива для санітарної кераміки / Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П.,; заявник та патентовласник НТУ України «КПІ». - № u2011 13924; заявл. 25.11.2011, опубл. 25.05.2012, Бюл. № 10.

Здобувачем обґрунтовано застосування нових різновидів сировини відповідно до їх мінералогічного складу і дисперсності.

40. Пат. 72525 Україна, МПК (2012.01) С04В 33/00. Керамічна маса для лиття санітарної кераміки під тиском / Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П., Ткач Н.О.; заявник та патентовласник НТУ України «КПІ». - № u2011 15644; заявл. 30.12.2011, опубл. 27.08.2012, Бюл. № 16.

Здобувачем запропоновано критерії оптимізації складу шлікерних фарфорових мас для швидкісного лиття під зовнішнім тиском.

41. Сальник В.Г. Коагуляционное структурообразование в современной технологии санитарной керамики // Сб. докладов „Керамика и огнеупоры: перспективные решения и нанотехнологии”. - Белгород : БГТУ. - 2009. - С. 319 - 323.

42. Сальник В.Г. Структуроутворення будівельного фарфору як композиційного матеріалу // Матеріали IV міжнародної науково-технічної конференції «Композиційні матеріали» - Київ: НТУ У «КПІ». - 2009. - С. 60 - 66 .

43. Свідерський В.А., Сальник В.Г., Ткач Н.О. Вплив фізико-хімічних властивостей поверхні каолінів на структурно-механічні характеристики їх водних дисперсій // Матеріали IV міжнародної науково-технічної конференції «Композиційні матеріали» - Київ: НТУ У «КПІ». - 2009. - С. 57 - 60.

Здобувачем дано аналіз впливу гідрофільності частинок каолінів на структуроутворення їх водних систем.

44. Свідерський В.А., Сальник В.Г., Ткач Н.О. Структурно-механічні характеристики водних дисперсій глин// Матеріали IV міжнародної науково-технічної конференції «Композиційні матеріали» - Київ: НТУ У «КПІ». - 2009. - С. 66 - 69.

Здобувачем дано аналіз впливу гідрофільності частинок глин на структуроутворення їх водних систем.

45. Сальник В.Г. Раціональне використання природних ресурсів в технології санітарної кераміки // Збірник наукових статей «II-й Всеукраїнський з'їзд екологів з міжнародною участю». - Вінниця: ВНТУ. - 2009. - С. 247-250.

46. Сальник В.Г. Коагуляційна структура та технологічні властивості водних систем з застосуванням глини ESBKA-2 // Зб. Матеріаліали V міжнародної науково-технічної конференції «Композиційні матеріали» - Київ: НТУ У «КПІ». - 2010. - С. 19 - 23.

47. Сальник В.Г., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Ресурсозбереження та інтенсифікація технології виробництва санітарної кераміки // Зб. Матеріали VII міжнародної конференції «Стратегия качества в промышленности и образовании» - Варна-Дніпропетровськ: ДІПОпром. - 2011. - т.2 - С. 257 - 260.

Здобувачем показана ефективність комплексного застосування сировини України з позицій технології та ресурсозбереження

АНОТАЦІЇ

Сальник В.Г. Фізико-хімічні фактори структуроутворення та інтенсифікації лиття виробів будівельного фарфору. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2013.

Дисертація присвячена розробці фізико-хімічних засад технології виробництва санітарної кераміки з диференціацією способів формування литтям в пористі форми, в тому числі під зовнішнім тиском.

На основі результатів комплексних досліджень вихідної сировини та дисперсних систем на її основі сформульовані і науково обґрунтовані закономірності впливу енергетичного стану поверхні частинок дисперсної фази на ступень їх ліофільності, коагуляційне структуроутворення та інтенсивність фільтрації за нормальних умов і під зовнішнім тиском. Показано відмінності хіміко-мінералогіч-ного складу і властивостей поверхні каолінів і глин родовищ України та аналогічних різновидів імпортної сировини, особливості формування коагуляційної структури глинистих водних систем та проведено аналіз кінетики фільтрації при формуванні виробів литтям в гіпсові форми за нормальних умов і в полімерні форми під зовнішнім тиском. Визначено першорядне значення фактору властивостей поверхні глинистих частинок для регулювання процесів структуроутворення і технологічних властивостей шлікерних фарфорових мас і запропоновано практичне застосування методів спрямованої модифікації поверхні шляхом гідрофобізації та термічної активації. Доказано ефективність комплексного застосування збагаченої і незбагаченої глинистої сировини родовищ України з різним ступенем гідрофільності та дисперсності як фактору впливу на коагуляційне і кристалізаційне структуроутворення фарфорових мас.

Створені нові склади фарфорових мас і глазурі, які забезпечують інтенсифікацію процесів виготовлення санітарної кераміки при литті в гіпсові форми на механізованих стендах і при литті в полімерні форми під зовнішнім тиском на високопродуктивному обладнанні, що вперше впроваджено в Україні.

Ключові слова: кераміка санітарна, каолін, глина, властивості поверхні, дисперсна система, лиття виробів, фільтрація, структуроутворення, властивості.

Сальник В.Г. Физико-химические факторы структурообразования и интенсификации литья изделий строительного фарфора. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.11 - технология тугоплавких неметаллических материалов. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2013.

Диссертация посвящена разработке физико-химических основ технологии производства санитарной керамики с дифференциацией способов формования литьем в пористые формы, в том числе под внешним давлением.

В результате комплексных исследований исходного сырья и дисперсных систем на его основе сформулированы и научно обоснованы закономерности влияния энергетического состояния поверхности частиц дисперсной фазы на степень их лиофильности, коагуляционное структурообразование и интенсивность фильтрации при нормальных условиях и под внешним давлением. Показаны особенности химико-минералогического состава и свойств поверхности каолинов и глин месторождений Украины и аналогичных разновидностей импортного сырья, особенности образования коагуляционной структуры глинистых водных систем и проведен анализ кинетики фильтрации при формовании изделий литьем в гипсовые формы при нормальных условиях и в полимерные формы под внешним давлением. Определено первоочередное значение фактора свойств поверхности глинистых частиц для регулирования процессов структурообразования и технологических свойств шликерных фарфоровых масс и предложено практическое применение методов направленной модификации поверхности путем гидрофобизации и термической активации. Доказана эффективность комплексного использования обогащенного и необогащенного глинистого сырья месторождений Украины разной степени гидрофильности и дисперсности как фактора воздействия на коагуляционное и кристаллизационное структурообразование фарфоровых масс.

Созданы новые составы фарфоровых масс и глазури, обеспечивающие интенсификацию процессов производства санитарной керамики при литье в гипсовые формы на механизированных стендах и при литье в полимерные формы под внешним давлением на высокопроизводительном оборудовании, что впервые внедрено в Украине.

Ключевые слова: керамика санитарная, каолин, глина, свойства поверхности, дисперсная система, литье изделий, фильтрация, структурообразование, свойства.

Salnik V.G. Physical and Chemical Factors of Structure Formation and Intensification in Cast Porcelain Ware Used For Construction Purposes. - Manuscript.

Thesis for the doctor of technical sciences degree in speciality 05.17.11 - technology of hard-melting nonmetallic materials. - National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2013.

This thesis work is dedicated to the development of the physical and chemical grounds for the technology to produce sanitary stoneware thru different methods of structure formation into porous molds, including pressurized processes.

The comprehensive research of the initial feedstock and of the disperse systems based on such feedstock have resulted in the formulation and scientific substantiation of the objective laws explaining how the energy state of the particles' surface during the disperse phase influence their lyophilic behavior, coagulative structure formation, and filtration intensification under normal conditions and under external pressure. The document describes the particularities of the chemical and mineralogical composition and properties of kaolins and clays found at the Ukrainian deposit fields and those of the feedstock coming from abroad. The thesis work also gives the details of how the coagulative structure of clayish water systems is formed and the analysis of kinetic properties in filtration during the formation of cast products by plaster mold casting under the normal conditions and by polymeric mold casting under external pressure. The frequency series for clays as well as for non-enriched and enriched kaolins are determined with regard to their dispersability and to the content of fine-dispersed particles <0.001mm and <0.01mm in size. It has been determined that, given the maximum degree of poor dispersion and the smallest effective specific surface, the best liquescency in water systems of non-enriched alkaline kaolins would be reached under a higher concentration of the disperse phase, which is 60.0% as compared to 50.0…30.0% for the samples of Santon-L, ESBKA-2, and KICK-2, and which is 35.0…15.0% for clays and enriched kaolins found within Ukraine.