Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Ньютоновские дисперсные системы. Общая характеристика 11
1.2. Регулирование коллоидно-химических свойств дисперсных систем 18
1.2.1. Неорганические разжижающие добавки 23
1.2.2. Органические разжижающие добавки 9й
1.2.3. Комплексные разжижающие добавки о9
1.3. Состав, строение, классификация и способы получения разжижающих добавок 31
1.4. Коллоидно-химические представления о механизме действия пластифицирующих добавок 34
1.4.1. Реологические свойства гидрофильных минеральных дисперсий с пластифицирующими добавками 35
1.4.2. Адсорбция пластифицирующих добавок частицами минеральных дисперсий 38
1.4.3. Изменение электрокинетических свойств минеральных суспензий пластифицирующими добавками
1.4.4. Явления синергизма и антагонизма в минеральных суспензиях с разжижающими добавками
Выводы
2. Характеристика используемых материалов и методы исследований
2.1 .Применяемые материалы 48
2.2.Получение суперпластификатора СБ-5 50
2.3.Методики проведения эксперимента
3. Коллоидно-химические свойства водных дисперсий с комплексными добавками 58
3.1. Влияние добавок на реологические свойства минеральных суспензий 60
3.2. Влияние добавок на агрегативную устойчивость минеральных суспензий 71
3.3.Влияние добавок на электрокинетический потенциал частиц дисперсной фазы 81
3.4.Адсорбция комплексных добавок на границе твердое тело- раствор 85
3.5 .Обсуждение механизма действия комплексных добавок с СБ-5 92
Выводы 101
4. Коллоидно-химические свойства керамического шликера 103
4.1 .Влияние добавок на подвижность керамического шликера
4.2. Влияние добавок на агрегативную устойчивость керамического шликера
4.3.Влияние добавок на электрокинетический потенциал частиц дисперсной фазы
4.4. Адсорбция комплексных добавок на границе твердое тело -раствор
Выводы
5. Физико-механические свойства керамического шликера и готовых изделий с комплексными добавками
6. Опытно-промышленные испытания и рассчет экономической эффективности
6.1.Опытно-промышленные испытания
6.2.Расчет экономической эффективности
Общие выводы 131
Список литературы
Приложения
- Реологические свойства гидрофильных минеральных дисперсий с пластифицирующими добавками
- Влияние добавок на агрегативную устойчивость минеральных суспензий
- Влияние добавок на агрегативную устойчивость керамического шликера
- Опытно-промышленные испытания и рассчет экономической эффективности
Введение к работе
Актуальность работы.
Процессы течения и структурообразования в высококонцентрированных водных минеральных суспензиях, к которым относятся керамические шликера, способы их регулирования, в также разработка способов повышения качества готовых изделии относятся к числу наиболее актуальных проблем коллоидной химии и технологии керамического производства.
Агрегативная устойчивость суспензий определяет как технологические свойства керамических шликеров - подвижность, скорость набора керамической массы, заполняемость гипсовых форм и так далее, так и физико-механические свойства керамического материала - пористость, прочность, морозостойкость.
Одним из наиболее эффективных способов регулирования реологических свойств и агрегативнои устойчивости таких суспензий является применение разжижающих добавок. В настоящее время разработано довольно много таких добавок на основе как индивидуальных веществ, так и отходов производства. Однако, потребность в них удовлетворяется далеко не полностью, что обусловлено рядом причин: дефицитом исходного сырья, высокой стоимостью или низкой эффективностью ряда добавок, экологическими проблемами. Это делает актуальным поиск новых, дешевых и эффективных разжижающих добавок.
Анализ известных литературных данных свидетельствует также о том, что применение индивидуальных пластифицирующих добавок в производстве керамики, как правило, малоэффективно. Возможно, это связано с тем, что шликер обычно является многокомпонентной системой. Более эффективно применение комплексных добавок, однако выбор их достаточно ограничен, а механизм действия мало изучен.
Таким образом, получение новых эффективных комплексных разжижающих добавок, изучение механизма их действия, регулирование агрегативной устойчивости и реологических свойств высококонцентрированных минеральных суспензий, исследование влияния добавок на свойства керамического шликера и керамики представляет большой как теоретический, так и практический интерес.
Работа выполнялась в рамках НТП «Химические технологии» 2003-2004 г.
Цель работы:
Разработка эффективной комплексной разжижающей добавки на основе резорцинфурфурольного суперпластификатора СБ-5 и регулирование реотехнологических свойств керамического шликера.
Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:
Исследовать влияние комплексных добавок, содержащих суп ер пластификатор СБ-5, на процессы течения, агрегативную устойчивость, формирование адсорбционного слоя и изменение электрокинетических свойств шликера и суспензий, являющихся его основными компонентами, изучить возможные явления синергизма и антагонизма и предложить механизм действия комплексных добавок; определить влияние комплексных добавок на физико-механические свойства керамики, осуществить опытно-производственную проверку результатов исследования и оценить их технико-экономическую эффективность.
Автор защищает:
Закономерности влияния комплексных добавок на основе резорцинфурфурольного суперпластификатора СБ-5 на агрегативную устойчивость и реологические свойства минеральных суспензий.
Особенности формирования адсорбционного слоя на поверхности дисперсной фазы и влияние комплексных добавок на электрокинетические свойства минеральных суспензий и керамического шликера.
Предложенный механизм действия комплексных добавок, содержащих суперпластификатор СБ-5.
Результаты исследования физико-механических параметров кеармических изделий с комплексными добавками на основе суперпластификатора СБ-5.
Научная новизна работы:
Установлены закономерности изменения коллоидно-химических свойств керамических шликеров с комплексными добавками на основе резорцинфурфуролыюго суперпластификатора СБ-5, заключающиеся в симбатном изменении реологических параметров, паи вероятного радиуса частиц, электрокинетического потенциала с увеличением концентрации СБ-5 и позволяющие получить предельно агрегативно устойчивые суспензии с жидкообразным харатером течения.
Установлены особенности формирования адсорбционного слоя резорциифурфурольных олигомеров на поверхности дисперсной фазы: при увеличении равновесной концентрации формируется насыщенный мономолекулярный слой с горизонтальной ориентацией олигомерных молекул, при этом достигается гидрофилизация поверхности и увеличение ее заряда.
Установлено, что при введении комплексных добавок наблюдается эффект синергизма, обусловленный как проявлением аттракционного взаимодействия «адсорбат-адсорбат», так и более значительным вкладом электростатического фактора агрегативной устойчивости по сравнению с индивидуальными добавками.
9 Найдены закономерности изменения физико-механических параметров керамического материала с комплексными добавками на основе суперпластификатора СБ-5, заключающиеся в значительном улучшении физико-механических параметров при условии получения предельно агрегативно устойчивых шликеров.
Практическое значение работы:
Разработаны эффективные комплексные разжижающие добавки на основе соды, жидкого стекла, триполифосфата натрия и суперпластификатора СБ-5, позволяющие заменить производственную добавку, содержащую импортный пластификатор «реотан», снизить пористость готовых изделий на 29-40% и повысить их прочность на 9-36%.
Предложенная добавка апробировалась в заводских условиях в Объединении строительных материалов и бытовой техники ООО ОСМ и БТ (г. Ст. Оскол). Экономическая эффективность, полученная только за счет замены производственной добавки с импортным компонентом на предлагаемые в технологии получения санитарно-керамических изделий составляет 27-55 руб/т или 243- 495 тыс.руб. в год в зависимости от состава добавки.
Результаты работы используются в учебном процессе в курсах «Поверхностные явления и дисперсные системы», «Дисперсные системы в производстве строительных материалов», специальность 250800.
Внедрение результатов работы:
Результаты работы были проверены в заводских условиях в Объединении строительных материалов и бытовой техники ООО ОСМ и БТ (г. Ст. Оскол).
10 Апробация работы:
Основные результаты работы были доложены на конференциях; Международная науч.-лрактич. конф. «Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века» (Белгород 2000 г.); Всероссийская конференция «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2001 г.); Международная науч.-технич. конф. «Современные проблемы строительного материаловедения» (Белгород 2001 г.); Международная науч.-технич. конф. «Эффективные строительные конструкции: Теория и практика» (Пенза 2002 г.); Всероссийская науч.-технич. конф. «Проблемы строительного материаловедения» (Саранск 2002 г.).
Публикации по теме диссертации:
Основные результаты работы изложены в 11 публикациях.
Структура и объем работы:
Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов, изложена на 147 страницах основного машинописного текста, содержит 50 рисунков и 18 таблиц, список используемой литературы 168 наименований.
Реологические свойства гидрофильных минеральных дисперсий с пластифицирующими добавками
Способы получения, состав и строение традиционных неорганических разжижителей (таких как жидкое стекло, триполифосфат натрия и т. д.) достаточно подробно и широко описаны в литературе [75,81].
Среди органических разжижителей относительно новым поколением, а потому наиболее интересным с научной точки зрения являются суперпластификаторы (СП).
Особенностью строения СП является наличие ароматических колец в составе молекулы [85-89]. Пластифицирующие добавки, не содержащие ароматических систем, чаще всего обладают относительно меньшей пластифицирующей способностью. По-видимому, П-электронное облако играет определяющую роль в изменении поверхностных свойств дисперсных систем. Обязательным является наличие в молекуле СП полярных функциональных групп - S03H, -NH2, -СООН , -ОН и др., которые, во-первых, способствуют растворимости СП в воде, во-вторых, часть из них взаимодействует с поверхностью при адсорбции СП [90-92].
Анализ различных технологических процессов получения и переработки минеральных дисперсных систем с применением пластифицирующих добавок показал, что существует необходимость классификации пластификаторов как по химическому строению, так и по свойствам, по механизму действия. Первая классификация СП была разработана Ассоциацией Великобритании по добавкам в бетоны, согласно ей в 1976 г. были выделены 3 группы СП в зависимости от состава [93-95]: 1. Сульфированные меламинформальдегидные соединения (олигомеры) и комплексы на их основе (СМФ). 2. Сульфированные нафталинформальдегидные соединения (олигомеры) и комплексы на их основе (СНФ). И СМФ, и СНФ - линейные анионные полимеры с сульфатными группами, повторяющимися через определенные интервалы М ЗОООО (СМФ). СНФ меньше полимеризованы, число мономерных звеньев п«10. Объединяющим фактором этих двух групп является технология их получения, состоящая из трех стадий: сульфирование ароматических соединений; конденсация сульфокислот формальдегидом; нейтрализация продукта щелочью. 3. Модифицированные (рафинированные и практически не содержащие Сахаров лигпосульфонаты). Лигносульфонаты получают при обработке древесины с последующей очисткой от сопутствующих продуктов, применяют различные способы модифицирования [93, 94].
Позже с появлением химических добавок, содержащих продукты конденсации оксикарбоновых кислот, была выделена 4 группа [91, 92, 95]. Дальнейший поиск соединений с высокой пластифицирующей способностью привел к получению новых групп СП на основе фенантрена, антрацена и др. многоядерных соединений, предложены СП на основе продуктов конденсации с формальдегидом бешосульфокислоты, феносульфокислоты на основе водорастворимых фенольных смол и др. [88, 89, 96, 97].
В 1980 г. О. Хеннингом [98] была предложена классификация синтетических пластифицирующих добавок в зависимости от размеров молекул и их строения. В одну группу были выделены длинноцепочечные молекулы, содержащие продукты конденсации формальдегида с алифатическими соединениями, с аминами и ароматическими соединениями. В другую группу были отнесены короткоцепочечные молекулы: неионогенные, катионные и амфолитные. Однако предложенная классификация включает пластифицирующие добавки, значительно отличающиеся по своей эффективности, и многие из них вряд ли можно отнести к суперпластификаторам, она не дает представления об их физико-химических свойствах.
По эффекту пластифицирующего действия зарубежные исследователи классифицируют добавки на два типа: суперпластификаторы и пластификаторы. Термин "суперпластификатор" достаточно условен. Ивановым Ф. М. и др. была предложена классификация пластификаторов по эффективности действия в зависимости от подвижности бетонных смесей [99]. Были выделены четыре категории пластификаторов. В первую отнесены СП, как соединения, позволяющие увеличить подвижность бетонных смесей с 2-4 см до 20 см и более, без потери прочности бетонов, снижать водопотребность бетонных смесей не менее чем на 20%. Во вторую — силыюпластифицирующие добавки, увеличивающие осадку от 2-4 см до 14-19 см, уменьшающие водосодержание на 12-19%. К третьей группе относятся среднепластифицирующие добавки. Они увеличивают осадку от 2-4 см до 8-14 см, уменьшают водосодержание не менее чем на 5%. Четвертая группа - увеличение осадки с 2-4 см до 6-8 см, уменьшение количества воды менее 5%. Такой подход позволяет определить относительное место СП среди многообразия пластифицирующих добавок, однако не дает представления о различии механизма действия разных пластификаторов [96,97, 100].
В последнее время в целях расширения сырьевой базы для получения СП и снижения их стоимости ведется интенсивный поиск СП на основе отходов химического производства, другое направление - это улучшение известных продуктов путем химического модифицирования. Это, несомненно, влечет за собой разнообразие форм синтеза СП, основными способами получения которых являются полимеризация, поликонденсация и конденсация. Этими способами получают, например, водорастворимый препарат ВРК-1, разжижитель С-3, СП — 10-03, ВРП — Э350, Дофен и др. Но возможны и другие способы получения. Так, пластификатор Монолит-1 (M-I) получен из смеси сульфированных фенолформальдегидных олигомеров. А полисопряженный полимерный фенол (ПФН) получен в результате окисления фенола перекисью водорода в присутствии катализатора и т. д. [88,93].
Такое разнообразие способов получения, состава и строения СП требуют создания более точной их классификации. Это требует более углубленного рассмотрения коллоидно-химических представлений о механизме действия пластифицирующих добавок.
Влияние добавок на агрегативную устойчивость минеральных суспензий
Однако, и в данном случае комплексная добавка более эффективна, чем отдельные компоненты. При введении СБ-5 к уменьшается незначительно, при введении ТПФН к уменьшается более чем в 2 раза, а при введении комплексной добавки к уменьшается почти в 10 раз.
Из полученных данных можно сделать следующие выводы: наибольшей подвижностью обладает суспензия фарфорового боя. Суспензии песка и полевого шпата имеют примерно одинаковые реологические параметры. Суспензии каолина и особенно Веселовской глины имеют повышенное структурообразование, что выражается как в гораздо больших значениях реологических параметров, так и в более низких значениях объемной концентрации дисперсной фазы.
Для суспензии каолина введение комплексной добавки «СБ-5+сода+жидкое стекло» приводит к такому же изменению коэффициентов к и п, что и введение комплексной добавки «реотан+сода+жидкое стекло». При этом к уменьшается более чем в 100 раз, а п увеличивается практически до 1. Введение соды, жидкого стекла, СБ-5 и реотана в качестве индивидуальных добавок менее эффективно, чем введение их в комплексе. Аналогичные закономерности наблюдаются для суспензии фарфорового боя. Введение комплексных добавок в суспензию песка не приводит к значительным изменениям кип.
Для суспензии глины введение комплексной добавки«СБ-5+сода+жидкое стекло» ведет к увеличению п почти в два раза и уменьшению к в 6 раз. При введении же комплексной добавки «реотан+сода+жидкое стекло» п увеличивается в 2 раза, к уменьшается в 3 раза. Введение каждого компонента этих добавок в отдельности также ведет к меньшему разжижающему эффекту.
Для суспензий полевого шпата более эффективной является комплексная добавка «реотан+сода+жидкое стекло». Введение этой добавки уменьшает к более чем в 4 раза и увеличивает п в 1,6 раза. При введении комплексной добавки «СБ-5+сода+жидкое стекло» к уменьшается в 3 раза, а п увеличивается в 1,5 раза. Введение соды, СБ-5, реотана и жидкого стекла по отдельности приводит к незначительному изменению кип.
Оптимальные дозировки, при которых наблюдается выход реологических кривых на постоянное значение зависят как от удельной поверхности, так и от природы дисперсной фазы. Характер изменения оптимальных дозировок будет рассмотрен ниже, при обсуждении результатов изучения адсорбции и агрегативной устойчивости.
Таким образом, по результатам реологических исследований можно сделать вывод, что наиболее эффективной является комплексная добавка. Это может быть обусловлено проявлением эффекта синергизма, т.е.усилением действия отдельных компонентов при их совместном введении.
Реологические свойства и агрегативная устойчивость системы связаны друг с другом. Равновесие в процессах коагуляции и пептизации определяется соотношением между энергией коагуляционного контакта UK и энергией теплового движения частиц. Адсорбция добавок на поверхности изменяет UK и смещает равновесие коагуляция - пептизация в ту или другую сторону. При переходе от структурированного к ньютоновскому характеру течения энергия коагуляционного контакта становится сравнимой с энергией теплового движения, что должно приводить к полной агрегативной устойчивости системы, то есть к пептизации агрегатов до первичных частиц. Из изученных систем только для глины наблюдается сохранение тиксотропных свойств при введении как индивидуальных так и комплексных добавок.
Агрегативную устойчивость оценивали по изменению наивероятнейшего радиуса агрегатов, которое находили методом седиментационного анализа и электронной микроскопии. Типичные интегральные кривые распределения по радиусам частиц для каолиновой суспензии показаны на рис.3.17. Как видно из графиков, при введении добавок возрастает содержание частиц с меньшим радиусом. Так содержание частиц с размером 10 мкм и менее составляет для суспензии без добавок 40%, с СБ-5(0,12%) 66%, с ТПФН(0,12%) 69%, с ТПФН+СБ-5(0,12%) 25%. Дифференциальные кривые распределения по радиусам частиц глины, каолина, фарфорового боя, песка и шпата при различных дозировках некоторых добавок представлены на рисунках 3.18-3.22. Увеличение дозировки добавок приводит к более узкому распределению частиц по радиусам и сдвигу максимума распределения в сторону меньших значений радиуса. Зависимости наивероятнейшего радиуса частиц от дозировки комплексных и индивидуальных добавок показаны на рисунках 3.23-3.27.
Влияние добавок на агрегативную устойчивость керамического шликера
Значение электрокинетического потенциала для суспензии каолина без добавок в соответствии с данными раздела 3.3 принимали равным — 14 мВ (Цо), с добавкой СБ-5 - 24 мВ (Ue)), с добавкой ТПФН - 42 мВ (Ue2), с комплексной добавкой СБ-5+ТПФН - 58 мВ (исз). Результаты расчета Ue для различных расстояний между частицами представлены в табл.3.4. Как видно из сопоставления значений Ueo и UM, во всем диапазоне расстояний между частицами энергия молекулярного притяжения для суспензии без добавок больше энергии электростатического отталкивания.
Адсорбционно-сольватный фактор устойчивости состоит в уменьшении поверхностного натяжения на границе раствор-твердое тело в результате адсорбции молекул добавок и возникновения развитых гидратных слоев. При сближении частиц гидратные слои перекрываются, возрастает осмотическое давление, а с ним и давление отталкивания, предотвращающее коагуляцию. Образование достаточно развитых гидратных оболочек мало вероятно для дисперсных систем с лиофобной дисперсной фазой вследствие слабого энергетического взаимодействия среды с дисперсной фазой. При адсорбции добавок, имеющих большое число ионных гидрофильных групп, увеличивается межфазное взаимодействие, что приводит к уменьшению поверхностного натяжения и образованию гидратного слоя. Важную роль структурных сил, обусловленных существованием граничного слоя воды на гидрофильных поверхностях, подтверждают работы многих авторов [157, 161]. В соответствии с этими работами энергию структурного взаимодействия рассчитывали по формуле:
Для гидрофильных поверхностей, к которым относятся глины и каолины, по данным [13] К изменяется в пределах 10 - 10 Дж/м , 1 - в пределах 1 - Юнм. Для расчета использовали средние значения Киї, результаты расчета представлены в табл.3.3. Сравнение значений UM и Us показывает, что при расстояниях между частицами около 20 нм наблюдается вторичный минимум, вследствие чего коагуляция частиц термодинамически более выгодна, чем пептизация.
Анализ данных таблицы 3.4. показывает, что действие сил молекулярного притяжения преодолевается только совместным действием электростатического и адсорбционно-сольватного факторов, так как сумма Ue и Us больше UM для всех расстояний между частицами. Теоретический расчет подтверждается следующими экспериментальными фактами. При отмывке суспензии каолина, стабилизированной суперпластификатором СБ-5, дистиллированной водой рН уменьшается до значений 7 — 7,5, что меньше значений рК для фенольных гидроксигрупп [13]. При этом равновесие диссоциации смещается в сторону образования недиссоциированпых молекул. Молекулы СБ-5 становятся электрически нейтральными и электростатический фактор стабилизации резко уменьшается. В тоже время наблюдается потеря агрегативной устойчивости и переход к бингамовскому характеру течения суспензии каолина. Увеличение рН суспензии до значений, превышающих рК гидроксигрупп, опять приводит к диссоциации молекул, возрастанию электростатического фактора устойчивости и в следствие этого к полной агрегативной устойчивости и ньютоновскому характеру течения суспензии. Этот переход из одного состояния системы в другое можно осуществлять многократно.
Анализ данных табл.3.3 показывает, что при введении комплексных добавок по сравнению с индивидуальными наблюдается увеличение константы аттракционного взаимодействия. Это свидетельствует о том, что в адсорбционном слое молекулы изученных индивидуальных компонентов взаимодействуют друг с другом. Это же объясняет тот факт, что при адсорбции комплексных добавок значительно уменьшается емкость монослоя Гмач (табл.3.3). Кроме того, адсорбировавшиеся молекулы отдельных компонентов могут оказывать влияние на пространственную ориентацию молекул в адсорбционном слое.
Действительно, как свидетельствуют данные табл.3.3, -потенциал при введении комплексных добавок возрастает значительно больше по абсолютной величине, чем для индивидуальных добавок. Эти явления должны приводить, во-первых, к большей эффективности комплексных добавок, то есть к снижению оптимальных дозировок, во-вторых, к возрастанию пластифицирующей способности комплексных добавок по сравнению с индивидуальными, что и обуславливает проявление эффекта синергизма.
Таким образом, механизм пластифицирующего действия комплексных добавок, в состав которых входит СБ-5 заключается, по нашему мнению, в следующем: молекулы добавки адсорбируются на поверхности частиц, образуя мономолекулярный слой; адсорбция СБ-5 на поверхности частиц обеспечивается дисперсионными силами взаимодействия между системой ароматических колец добавки и поверхностью частиц. При этом, поскольку добавки являются анионактивными веществами, заряд поверхности частиц становится более отрицательным. Необходимо отметить, что -потенциал для комплексных добавок увеличивается значительно больше, чем для индивидуальных. Это приводит к увеличению сил отталкивания. Этому же способствует формирование гидратных слоев вокруг частиц вследствие наличия гидрофильных групп в молекулах добавки. Увеличивается константа аттракционного взаимодействия А, характеризующая взаимодействие молекул на поверхности дисперсной фазы. Вышеназванные причины приводят к эффекту синергизма, т. е. к усилению действия компонентов при их совместном введении. В результате силы отталкивания начинают преобладать над молекулярными силами притяжения, что обусловлено совместным действием адсорбционно-сольватного и электростатического факторов агрегативной устойчивости. Снижение энергии коагуляционного контакта до величин, сравнимых с энергией теплового движения приводит к полной агрегативной устойчивости системы, пептизации агрегатов до первичных частиц, изменению реологического характера течения суспензии со структурированного на ньютоновский.
Опытно-промышленные испытания и рассчет экономической эффективности
Опытно-промышленные испытания поводили в лаборатории Объединения строительного материала и бытовой техники ОСМ и БТ (Ст. Оскол). При испытаниях использовали производственные материалы: глина Веселовского месторождения (ВГО, ВГП), глина Латненского месторождения ЛТ-1, песок кварцевый Новиковского месторождения, каолин Глуховецкий, каолин Просяновский, каолин Кыштымский полевой шпат Вишневогорский, бой санитарно-керамических изделий.
В качестве разжижителя вводили комплексную добавку «СБ-5+сода+жидкое стекло». Шликер готовили в мельнице объемом 400 л. Приготовление шликера осуществляли в три этапа: 1 фаза - роспуск глин; 2 фаза - роспуск каолинов в глинистой суспензии; 3 фаза - добавка отощающих материалов в суспензию глин и каолинов. Смесь электролитов вводили при приготовлении 1 фазы в следующем соотношении: СБ-5 - 0,03% (в пересчете на сухое вещество), сода — 0,025%, жидкое стекло - 0,06%. Далее определяли время истечения шликера, коэффициент тиксотропии и толщину черепка на стенках гипсовой формы через 90 мин после начала формовки. Для сравнения использовали шликер с производственной комплексной добавкой, состоящей из реотана, соды и жидкого стекла (соотношения компонентов те же, что и в экспериментальной добавке). Результаты исследований представлены в табл. 6Л. Из экспериментального шликера также были отлиты изделия, испытания которых подтвердили лабораторные исследования. Результаты испытаний показали, что при введении экспериментальной добавки на основе суперпластификатора СБ-5 в керамический шликер скорость набора черепка не уступает производственному составу, улучшаются раелогические характеристики шликера и снижается коэффициент тиксотропии. Кроме того увеличивается скорость сушки полуфабриката, что позволяет сократить время принудительного вентилирования внутренних полостей отливки. По результатам исследований составлен акт испытаний, подтверждающий эффективность разработанных добавок (приложение 7). Считая, что объем производства и оптовая цена единицы продукции не изменяется, расчет экономического эффекта за счет изменения состава комплексной добавки проводили по формуле: Где Эгод - годовой экономический эффект, тыс.руб; Со и C\ себестоимость 1т продукции до и после изменения состава комплексной добавки соответственно с учетом изменяющихся статей затрат, руб/т; Угод— годовой выпуск продукции Vt04=9000 т. Для комплексной добавки «СБ-5+ТПФН» экономический эффект будет равен: Для комплексной добавки «СБ-5+сода+жидкое стекло» экономический эффект будет равен: Сокращение времени набора массы, существенное снижение воздушной усадки, а следовательно и возможный более жесткий режим сушки позволит получить гораздо больший экономический эффект. Таким образом применение предлагаемых добавок позволяет не только улучшить технологические характеристики керамического материала, по и существенно снизить затраты на изготовление санитарно-керамических изделий. 1. Разработаны новые комплексные разжижающие добавки для керамических шликеров на основе соды, жидкого стекла, триполифосфата натрия и суперпластификатора СБ-5, позволяющие эффективно влиять на коллоидно-химические, технологические и физико-механические параметры шликера и готовых керамических изделий. На основании установленных закономерностей предложен механизм действия комплексных добавок. 2. Найдено, что при адсорбции комплексных добавок с СБ-5 на минеральных поверхностях формируется насыщенный мономолекулярный слой с горизонтальной ориентацией олигомерных молекул. При этом наблюдается увеличение аттракционного взаимодействия «адсорбат-адсорбат», что приводит к уменьшению емкости монослоя. 3. Выявлено, что при введении комплексных добавок в керамических шликер, а также в отдельные минеральные суспензии, наблюдается большее увеличение электрокинетического потенциала по абсолютной величине, чем при введении каждой добавки отдельно. Это, а также увеличение аттракционного взаимодействия приводит к возникновению эффекта синергизма, что обуславливает возрастание пластифицирующей способности комплексных добавок по сравнению с индивидуальными. 4. Показано, что увеличение агрегативпой устойчивости при оптимальных дозировках комплексных добавок с СБ-5 обусловлено совместным действием электростатического и адсорбционно-сольватного факторов. Аналогичный характер изменения коллоидно-химических свойств для керамического шликера и компонентов, входящих в его состав, свидетельствует об адекватности механизма действия добавок, предложенного для индивидуальных компонентов и для шликера. 5. Найдено, что введение добавок «ТПФН+СБ-5» и «жидкое стекло+сода+СБ-5» позволяют улучшить фильтрационные свойства керамического шликера по сравнению с производственной добавкой. Кроме того, увеличение пептизирующего действия комплексных добавок «ТПФН+СБ-5» и «жидкое стекло+сода+СБ-5» позволяет получить шликер с более однородной мелкодисперсной структурой, что в свою очередь ведет к увеличению плотности образцов после отливки и сушки и снижает воздушную усадку образцов (на 14-30%) по сравнению с образцами, содержащими производственную добавку. Более плотная структура высушенных образцов способствует повышению плотности готовых изделий. При этом пористость снижается на 28-42%, водопоглощение на 39-65%, а прочность образцов увеличивается на 9-35%.
