Введение к работе
Актуальность работы
Одной і« главных задач, стоящей перед российскими производителями в еовре-ме5шых условиях рыночной экономики, является повышение эффективности производства на базе научно-технического прогресса, и увеличение ассортимента выпускаемой продукции, по своим качественным характеристикам не уступающей зарубежным аналогам. Это позволит поднять конкурентоспособность российской продукции на рынке сбыта. Однако известно, что производство изделий строительной керамики характеризуется значительными сырьевыми и топливо-энергетическими затратами, что удорожает стоимость продукции и сдерживает расширение процесса производства.
Поэтому, в настоящее время наиболее перспективным направлением в производстве строительной керамики является разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий. При этом необходимо изыскание эффективных способов снижения стоимости и повышения технико-эксплуатационных и эстетико-потребительских свойств изделий. Одним из таких направлений является использование нефриттованньгх глазурей с пониженной температурой обжига на основе традиционного керамическою сырья и совершенствование технологии декорирования изделий.
В промышленности строительной керамики для производства керамических облицовочных плиток, как известно, применяют фриттованные глазури, технология приготовления которых включает такой передел, как варка фритты. Это дорогостоящая и сложная операция, использование которой требует дополшггельной площади, высокотемпературной варки стекла и связана с большими энергозатратами.
В связи с этим, как с научной, так и с практической точки зрения несомненный интерес представляет разработка легкоплавких составов нефриттованных глазурей для изделий строительной керамики, в частности, керамических облицовочных плиток. Несмотря на перспективность и явные преимущества использования нефриттованных глазурей в производстве они не нашли пока широкого применения вследствие того, что, как правило, известные составы нефриттованных глазурей являются тугоплавкими. В связи с этим тема данной диссертационной работы является весьма актуальной. Настоящая работа выполнялась по плану госбюджетных НИР научного направления 3.14 Новочерксского государственного технического университета «Разработка теоретических основ ресурсосберегающих технологий тугоплавких неметаллических и силикатных материалов: композиционных, керамических, стекломатериалов и вяжущих».
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ являлась разработка технологии керамической облицовочной плитки с использованием легкоплавкой нефриттованной глазури и исследование ее свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие ЗАДАЧИ:
изучить возможность синтеза легкоплавкой среднеборной нефриттованной глазури в системе ЩО - RO - В203 - А1203 - Si02 - Zr02 с учетом интенсификации процесса стеклообразования в зависимости от структуры и природы сырьевых материалов;
выявить влияние соотношений: ВгОз / АЬОэ и других тугоплавких и легкоплавких оксидов на процесс формирования легкоплавких нефриттованньгх глазурей;
методом математического планирования эксперимента определить область оптимальных составов легкоплавкій нефриттованных глазурей;
исследовать структурно-морфологические особенности легкоплавкой нефрит-тованной глазури и их влияние на термические свойства изделий;
выявить эффективные способы декорирования керамических облицовочных плиток с использованием легкоплавкой нефриттовой глазури;
установить технологические особенности производства керамических облицовочных плиток с использованием легкоплавкой нефритгованной глазури.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлена зависимость процессов стеклообразования в системе R2O - RO - BiOj - AI2O3 - S1O2 - ZrCb от содержания ВіОз и доказана возможность сшггеза среднебсрной легкоплавкой нефряттовашюй глазури на основе традиционных сырьевых материалов для керамических облицовочных плиток;
- выявлены закономерности влияния бороалюминатного соотношения В2О3 /
AI2O3 на температуру формирования стеклообразного покрытия:
легкоплавкая нефриттованная глазурь формируется при значениях В20з/А]203 =2...4;
выявлена зависимость интенсивности протекания процессов силикато- и стеклообразования глазури от природы и структуры сырьевых материалов при синтезе легкоплавкой нефритгованной глазури и определена область оптимальных составов в системе борат кальция - кварцевый песок - пегматит;
установлено, что в процессе низкотемпературного обжига формируется покрытие стеклокристаллического типа, интенсивно взаимодействующее с керамическим черепком с образованием промежуточного слоя, результатом чего является высокая прочность и термическая стойкость керамической облицовочной плитки;
-установлен механизм глушения легкоплавкой нефритгованной глазури, предопределяемый как кристаллизацией фаз преимущественно соединений циркония (Zith и ZrSi&i), так и ликвацией алюмоборосиликатного расплава.
Практическая ценность работы.
На основе результатов исследований разработана ресурсосберегающая технология, позволяющая получать керамические облицовочные плитки с использованием легкоплавкой нефриттованой глазури. Научно-техническая новизна данной работы подтверждается положительным решением о выдаче патента на изобретение №96112848/03(019191): Нефриттованная глазурь для керамической облицовочной плитки. Выявлены оптимальные способы декорирования керамических облицовочных плиток с учетом особенностей формирования нефриттованных глазурей. Разработанная технология апробирована в производственных условиях АО «Новочеркасский завод херамических изделий» и АО «Стройкерамика» (г. Аксай) (Приложения Jva 1, 2). Ожидаемый экономический эффект от внедрения данной технологии составит 2 млн. 750 тыс. руб. в год (в ценах 1998 года) в расчете на производственную мощность 800 тыс. м облицовочной плитки.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных конференциях: «Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкций» (г. Ростов-нз-Дону, 1994 г.), «Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций» (г. Белгород, 1995 г.), «Современные проблемы строительного материаловедения» (г. Самара, 1995 г.), научно-
практическая конференция (г. Ростов-на-Дону, 1997 г.), «Актуальные проблемы химии и химической технологии» (г. Иваново, 1997 г.), на Всероссийском совещании «Наука и технология силикатных материалов в современных условиях рыночной экономики» (г. Москва, 1995 г.), на Всероссийской конференции молодых ученых (г. Саратов, 1997 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях Новочеркасского государственного технического университета (1994... 1998 г.г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, а также получено решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №96112848/03(019191): Нефритто-ванная глазурь для керамической облицовочной плитки.
Шъемгмботы.
Диссертация состоит го введения, аналитического обзора, описания методики исследований и характеристики материалов, экспериментальной части, изложенной в трех главах, общих выводов, библиографического описания литературных источников 166 наименований, двух приложений.
Работа изложена на 173 страницах маїшшописного текста, включающего 25 таблиц и 32 рисунка.
Выражаю большую благодарность доценту кафедры технологии керамики, стекла и вяжущих веществ, к.т.н. Ратъковой В.Г. и ассистенту, к.т.н. Яцспко Н.Д. за помошь в проведении эксперимента и консультации по вопросам диссертации.
