Воластонітовмісні плитки для внутрішнього облицювання з пониженою температурою випалу

Abstract

Дисертація присвячена розробленню технології отримання воластонітовмісних плиток для внутрішнього облицювання стін з використанням в складах мас низькоосновних гідросилікатів кальцію тоберморитового складу. В роботі встановлено можливість отримання воластоніту з низькоосновних гідросилікатів кальцію тоберморитового складу через проміжну стадію їх гідротермального синтезу при оптимальних параметрах із подальшою перекристалізацією у воластоніт випалом до температури 1100 °С, яка є нижчою, порівняно з технологією твердофазового спікання кварцового піску з крейдою. Виявлено мінералізуючу дію сполук бору та фтору на процеси гідросилікатоутворення при гідротермальному синтезі та кристалізацію воластоніту при випалі тобермориту. Встановлено можливість отримання воластонітовмісного черепка низькотемпературним випалом системи «глина–гідросилікат кальцію». Показано, що при вмісті в масі 24 – 27 мас. % тобермориту черепок характеризується високим ступенем кристалічності завдяки утворенню воластоніту, мулітової фази та анортиту. Визначено оптимальні склади керамічних мас і полив для виробництва воластонітовмісних плиток для внутрішнього облицювання стін із забезпеченням високих міцнісних характеристик. Диссертация посвящена разработке технологии получения волластонитосодержащих плиток для внутренней облицовки стен с использованием в составах масс низкоосновних гидросиликатов кальция тоберморитового состава. В работе установлена возможность получения волластонита из низкоосновних гидросиликатов кальция тоберморитового состава через промежуточную стадию их гидротермального синтеза при оптимальных параметрах с дальнейшей перекристаллизацией в волластонит путем обжига до температуры 1100 °С, которая является более низкой, чем в технологии твердофазного спекания кварцевого песка с мелом. Выявлено минерализирующее влияние соединений бора и фтора на процессы формирования гидросиликатов при гидротермальном синтезе и волластонита при обжиге тоберморита. Установлена возможность получения волластонитосодержащего черепка путем низкотемпературного обжига системы «глина–гидросиликат кальция». Показано, что при содержании в массе 24 – 27 масс. % тоберморита черепок характеризуется высокой степенью кристалличности благодаря образованию волластонита, мулитовой фазы и анортита. Определены оптимальные составы керамических масс и глазурей для производства волластонитосодержащих плиток для внутренней облицовки стен с обеспечением высоких характеристик прочности. The thesis is devoted to the development of technology of wollastonite containing tiles for internal facing walls with low burning temperature using the masses with calcium hydrosilicates of tobermoryte composition. The possibility of obtaining the wollastonite calcium hydrosilicates of tobermoryte composition through the intermediate stage of hydrothermal synthesis at optimal parameters followed by recrystallization of wollastonite during burning at 1100 ° C, which is lower than the solid phase sintering technology of silica sand with chalk was established. The influence of silica nature and calcium containing components on the completeness interaction between them was investigated, higher efficiency of amorphous form of SiO2, as the basis of silica during its interaction with lime in the synthesis of calcium hydrosilicates of tobermoryte composition was established. The most complete process of Ca (OH)2 binding with amorphous SiO2 in the process of hydrothermal treatment is at optimal parameters, which are characterized by indicators C/S = 1, water solid ratio is equal to 1, the water vapor pressure is 1,0 MPa at 180 °C, duration is 10 hours. The greater efficiency of amorphous form of silica compared to crystalline one for synthesis of calcium hydrosilicates in the form of tobermoryte was confirmed. It was found the influence of water solid relation to completeness of formation processes calcium hydrosilicates at hydrothermal treatment. The mineralization action of boron and fluorine compounds at silicate formation processes during hydrothermal synthesis and wollastonite formation at burning were found. The results of research of the phase and structure formation in the system «claycalcium hydrosilicates» at burning and the possibility of using artificial tobermoryte as the intermediate product for the synthesis of wollastonite in wollastonite containing ceramic technology at low burning temperature were shown. The concentration influence of calcium hydrosilicates of tobermoryte composition on physical and mechanical properties wollastonite containing ceramics was investigated. It is shown that at the content of the mass of 24 – 27 wt. % artificial tobermoryte the pot is characterized by a high degree of crystallinity due to wollastonite formation and intensification of mulite and anorthite phase crystallization. Based on the result analysis of research the optimum mass composition of wollastonite containing tiles for internal facing walls with high strength characteristics was developed. The concentration influence of the application of artificial wollastonite on glaze melting of facing tiles of low temperature burning was investigated. It was found that the introduction of β-СS in glaze masses is accompanied by temperature shift of melting point at high-temperature region, while the temperature of spreading increases slightly, which is positive for the high-speed ceramic tiles firing. The presence of wollastonite in the mate glazes composition shows its effectiveness in microhardness, and determining is the content of artificial calcium silicate and the maximum burning temperature. Research of concentration influence of low-temperature synthesis of wollastonite on the glaze coating structure shows that the introduction of synthetic wollastonite to 20 wt. % increases the surface coating brightness. Further increase of wollastonite addition in glaze composition leads to an increase at burning the part of particles distributed in the glass phase of crystalline one and intensity of light scattering in all directions, and the coating structure takes matte effect. According to the research the production of artificial tobermoryte and wollastonite and wollastonite containing ceramics based on them in terms of Ltd «Cocker» was carried out. The industrial testing was done at the SI «Mukachevo Ceramics» and CJSC «Lviv ceramic plant» in the production of tiles for internal facing walls, obtained from tobermoryte containing mass. Tiles of experimental batch covered with wollastonite containing glaze are characterized by a uniform matte surface with following parameters: water absorption is 14,8%, strength is 26,4 MPa, heat resistance is 150 °C, humidity expansion is 0,055%.