Анотація до роботи:

Михайлюта О.С.Тонкокерамічні маси на основі лужних каолінів для санітарних виробів низькотемпературного випалу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – ДВНЗ “Український державний хіміко-технологічний університет”, Дніпропетровськ, 2007.

Дисертація присвячена розробці складів тонкокерамічних мас із температурами випалу до 1200^оС на основі вітчизняних лужних каолінів, які мають комплексну дію та розповсюджені на всій території України.

Досліджені процеси розрідження водних суспензій глинистих складових лужних каолінів різними електролітами та встановлений їх взаємозв’язок зі ступенем досконалості кристалічної решітки каолініту. Вивчено вплив польовошпатового компоненту лужних каолінів на формування мікроструктури керамічного черепка та теоретично обґрунтовані фізико-хімічні процеси, що протікають при випалі. Одержані дані дозволили довести доцільність введення лужних каолінів, як комплексної сировини до складів тонкокерамічних мас замість дорогих імпортних польових шпатів.

В роботі також вивчено вплив мулітоутворюючої добавки – відходів виробництва шамоту, які збираються в циклонах та електрофільтрах обертових печей. Введення даних компонентів у тонкокерамічні маси в кількості 6-8мас.% дозволяє одержати вироби з водопоглинанням менше 0,15%, механічною міцністю при згинанні до 85МПа та термостійкістю до 6 теплозмін.

Вивчено вплив способу помелу сировинних матеріалів та доведено, що для отримання виробів з високими термо-механічними показниками необхідно вводити в готовий шлікер попередньо подрібнений кварцовий пісок.

Розроблено склад керамічної маси в трикомпонентній системі “каолін лужний – шамот – каолін”, яка швидко фільтрується та після випалу при 1200^оС має водопоглинання черепка до 6,1% і вогневу усадку менше 5,0%. Дану масу рекомендовано для виготовлення великогабаритних виробів з великими плоскими поверхнями (керамічних ванн, умивальників зі стільницями, піддонів для душових кабін та ін.).

В дисертаційній роботі також розроблено новий склад легкоплавкої нефритованої глазурі для керамічних мас.

1. Експериментальними та теоретичними дослідженнями значно розширені та систематизовані дані про особливості будови і властивості лужних каолінів Катеринівського, Просянівського (Вершинський та Західно-Дібровський кар’єри), Іванівського, Дубровського та Хмелівського родовищ України. Встановлено взаємозв’язок реолого-технологічних характеристик лужних каолінів зі ступенем упорядкованості кристалічної решітки їх глинистої складової та вмістом в них водорозчинних солей.

2. Встановлено, що кращу розріджуваність каолінітової складової має лужний каолін просянівський Вершинського кар’єру з низьким вмістом катіонів кальцію та магнію (0,014%) – для одержання оптимальної текучості (1012с) суспензії з вологістю 30% потребується добавки електролітів не більше 0,2 мас.ч. Просянівський лужний каолін Західно-Дібровського кар’єру, іванівський, дубровський та хмелівський, що містять Ca²⁺ та Mg²⁺ не більше 0,05 % розріджуються введенням, мас.ч.: 0,45 рідкого скла; 0,85 реотану та 0,70 долапіксу. Катеринівський лужний каолін за рахунок підвищеного (0,133%) вмісту водорозчинних солей розріджується тільки при введенні більше 1,0 мас.ч. вказаних електролітів.

3. Встановлено, що характерною особливістю хіміко-мінералогічного складу лужних каолінів є високий калієвий модуль (співвідношення K₂O : Na₂O), який змінюється від 6,7 (для катеринівського) до 21,0 (для просянівського), що сприяє розширенню інтервалу випалу керамічних мас. Польовошпатова складова цих матеріалів містить проміжний продукт вивітрювання гранітоїдних порід складу К₂OnAl₂O₃m SiO₂ (псевдомікроклін), де n змінюється від 2 до 3, а m – від 9 до 15, підвищена реакційна здатність якої при випалі у порівнянні з традиційними польовошпатовими мінералами підтверджена також результатами термодинамічних розрахунків.

4. З використанням вітчизняних лужних каолінів розроблено нові склади фарфоро-фаянсових мас зі зниженими (1200±5^оС) температурами випалу. Петрографічними дослідженнями встановлені особливості структуроутворення керамічного черепка в процесі випалу, які полягають в високій реакційній здатності польовошпатової та кварцової складових лужних каолінів, обумовленої природними процесами їх утворення, що в цілому сприяє зниженню на 810% кількості „залишкового” кварцу і підвищенню термо-механічних характеристик кераміки.

5. Встановлено позитивний вплив на експлуатаційні характеристики керамічних виробів добавок тонкодисперсних відходів виробництва шамоту в кількості 68 мас.% . Вони забезпечують додаткові центри кристалізації муліту, сприяють загальному збільшенню кристалічної фази в черепку на 57%, що в свою чергу підвищує експлуатаційні властивості санітарного фарфору: число теплозмін збільшується на 2 цикли, механічна міцність - на 45%.

6. Дослідженнями встановлено вплив дисперсності кварцового піску на реолого-технологічні та експлуатаційні характеристики литтєвих мас та керамічних матеріалів. Встановлено, що оптимальний розмір часток кварцового піску, який рекомендується вводити в готовий керамічний шлікер, повинен складати 1520 мкм, а дисперсність польового шпату, який забезпечить керамічній масі необхідні фільтраційні властивості, має складати 3540 мкм.

7. Встановлено і обґрунтовано доцільність одержання тонкокерамічних мас в системі «лужний каолін – шамот каолін»: при цьому шлікера мають високі показники реолого-технологічних властивостей (текучість - 12с; товщина стінки, набраної на поверхні гіпсової форми за 30хв. - 8 мм), а випалені при 1200^оС зразки характеризуються водопоглинанням 6,1%, вогневою усадкою 6,0%, білизною черепка 78%.

8. Розроблено склад безцинкової нефритованої глазурі з високими білизною (КДО до 84%) та блиском (КЗО=80%). При цьому доведено ефективний вплив зниження у складі сирої цирконієвої глазурі вмісту оксиду кальцію (на 2 мас.%), введення флюсуючої склоподібної добавки у кількості до 3 мас.%, яка забезпечує покращення розтічності глазурі під час випалу по поверхні керамічної основи.

9. Розроблені керамічні маси та глазурі пройшли промислові випробування з позитивним результатом та впроваджені у виробництво на ТОВ «Дніпрокераміка» (м. Пологи) з економічним ефектом близько 175 тис. грн.

Публікації автора:

1. Коледа В.В., Шевченко Т.А, Михайлюта Е.С., Белый Я.И., Чеберко А.И. Исследование свойств щелочного каолина и возможности его использования в составе низкотемпературных фарфоровых масс // Вестник Национального технического университета "ХПИ". Сборник научных трудов. Тематический выпуск "Химия, химическая технология и экология". – Харьков: НТУ"ХПИ". – 2004. № 34. – С.77-83. Здобувачем встановлена можливість використання лужного каоліну Катеринівського родовища (Донецька обл.) у складах тонкокерамічних мас для виготовлення санітарних виробів.

2. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С., Щербина М.Ю. Использование техногенного сырья в составах тонкокерамических масс / Новини науки Придніпров’я. Дніпропетровськ: Днeпр-VAL. 2005. № 5. С.3-6. Здобувачем встановлено покращення експлуатаційних характеристик керамічних матеріалів при введенні мулітоутворюючої добавки – відходів виробництва шамоту в обертових печах, які збираються в циклонах та електрофільтрах.

3. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С. Влияние степени помола песка на свойства фарфора низкотемпературного обжига // Вопросы химии и химической технологии. Днепропетровск: „Новая идеология”. – 2006. № 4. – С. 52-55. Здобувачем встановлена оптимальна дисперсність кварцового піску, яка забезпечує високі реолого-технологічні характеристики керамічних мас.

4. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С. Особенности приготовления керамических шликеров / Огнеупоры и техническая керамика. – Москва: ООО„Меттекс”. – 2007. № 1. – С.35-37. Здобувачем науково обґрунтований та пропонується спосіб підготовки керамічної маси, при якому досягаються високі показники властивостей готових виробів.

5. Михайлюта Е.С., Коледа В.В., Шевченко Т.А., Чеберко А.И. Шамотированные тонкокерамические массы низкотемпературного обжига для крупногабаритных санитарных изделий / Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка. – Киев: „Знання”. – 2006. – Вип. 22 – С.46-50. Здобувачем запропоновано склади тонкокерамічних мас, які мають добру фільтруючу здатність та знижену усадку під час випалу.

6. Коледа В.В., Михайлюта Е.С., Шевченко Т.А. Щелочные каолины. Комплексные исследования различных месторождений Украины / Хімічна промисловість України – Киев: “ДІА”– 2007. № 3 С. 13-20. Здобувачем здійснено порівняльні комплексні дослідження лужних каолінів Катеринівського, Іванівського, Просянівського, Хмелівського та Дубровского родовищ з метою їх застосування в технології виробництва тонкокерамічних виробів.

7. Пат. 76660 Украина. МПК С 04 В 33/24 Керамічна маса / Колєда В.В., Шевченко Т.О., Чеберко А.І., Михайлюта О.С.; № а 200503157; Заявл. 05.04.2005; Опубл. 15.08.2006, Бюл. № 8. Здобувачем запропоновано склад керамічної маси із зниженою температурою випалу.

8. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С., Грек В.Л. Оптимизация режима обжига санитарных керамических изделий // Сб. докладов Международной научно-технической конференции "Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности" 78 апреля 2004г. – Харьков: "Каравелла". – 2004. – С.51-52. Здобувачем встановлено оптимальний режим випалу крупногабаритних виробів, який забезпечує зниження кількості браку „холодний луск”

9. Михайлюта Е.С., Коледа В.В., Шевченко Т.А. Совершенствование составов керамических масс низкотемпературного обжига // Сб. тезисов "Хімія і сучасні технології" 26–28 апреля 2005г. – Днепропетровск: УГХТУ. – 2005. С.209. Здобувачем запропоновані шляхи вдосконалення складів мас зі зниженою температурою випалу.

10. Михайлюта Е.С., Щербина М. Коледа В.В., Шевченко Т.А. К вопросу применения щелочного каолина в массах для санитарного фарфора // Сб. тезисов "Хімія і сучасні технології" 26–28 апреля 2005г. – Днепропетровск: УГХТУ. – 2005. С.225. Здобувачем встановлені оптимальні склади керамічних мас, які мають добрі показники реолого-технологічних характеристик.

11. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С., Прожуган Т.П. Совершенствование составов масс для санитарной керамики // Сб. докладов Международной научно-технической конференции "Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности" 26–27 апреля 2005г. – Харьков: "Каравелла". – 2005. – С.72-73. Здобувачем пропонуються нові склади мас на основі лужних каолінів.

12. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С. Новое алюмосиликатное сырье для керамической промышленности // Сб. докладов Международной научно-технической конференции "Наука и технология строительных материалов: состояние и перспективы развития" 25–26 мая 2005г. – Минск: БГТУ. – 2005. – С.42-44. Здобувачем вивчені тонкодисперсні відходи виробництва шамоту з метою їх використання у керамічному виробництві.

13. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С. К вопросу снижения температуры обжига санитарных керамических изделий // Сб. докладов Международной научно-практической конференции "Розвиток наукових досліджень 2005" 7–9 листопада 2005р. – Полтава: "ІнтерГрафіка". – 2005. – С.62-65. Здобувачем пропонуються нові способи зниження температури випалу та підвищення ступеня мулітизаціі керамічного черепка.

14. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С. Отходы обогащения каолина в фарфоровом производстве // Сб. докладов Международной конференции "Сотрудничество для решения проблемы отходов" 7–8 февраля 2006г. – Харьков: "Независимое агентство экологической информации". – 2006. – С.108-110. Здобувачем пропонується спосіб підготовки керамічної маси, який дозволяє використовувати відходи збагачення каолінів та одержувати якісну кераміку.

15. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С., Прожуган Т.П., Шаповал Л.М. К вопросу использования в керамических массах новых сырьевых материалов АО "Глины Донбасса" / Зб. доповідей IІ Міжнародної науково-практичної конференції "Сучасні наукові дослідження – 2006" 20–28 лютого 2006р. – Дніпропетровськ: Наука і освіта. – 2006. – С.50-54. Здобувачем досліджено реологічні властивості глинистої сировини, яка використовується у складі тонкокерамічних мас.

16. Михайлюта Е.С., Дорошенко А.В., Коледа В.В., Шевченко Т.А. К вопросу о повышении фильтрующей способности керамических масс / Зб. доповідей І Всеукраїнської конференції студентів, аспірантів та молодих вчених 27–29 квітня 2006р. – Київ: НТУ «КПІ». – 2006. С.102. Здобувачем розроблені склади фарфорових мас із покращеною фільтруючою здатністю.

17. Коледа В.В., Шевченко Т.А., Михайлюта Е.С., Сайгак Н.А. Разработка низкотемпературных фарфоровых масс с пониженной деформацией при обжиге / Зб. тез Міжнародної науково-техничної конференції «Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів» 27–29 вересня 2006р. - Дніпропетровськ: УДХТУ. – 2006. – С.100-101. Здобувачем розроблені склади мас для крупногабаритних виробів на основі традиційної сировини.

18. Коледа В.В., Михайлюта Е.С., Шевченко Т.А., Молчанович Е.А. Энергосбережение в технологии производства тонкокерамических изделий / Сб. докл. ІІ научно-практической конференции «Энергопром – 2007» 28–29 марта 2007г. – Днепропетровск: ООО Экспо-центр «Метеор». – 2007. – С.53-55. Здобувачем висвітлено можливості зниження температури випалу в сучасному виробництві тонкої кераміки.

19. Михайлюта Е.С., Коледа В.В., Шевченко Т.А., Положай С.Г. Новые составы для изготовления низкотемпературных тонкокерамических изделий / Зб. доповідей ІІ Всеукраїнської конференції студентів, аспірантів та молодих вчених 26–28 квітня 2007р. – Київ: НТУ «КПІ». – 2007. С.127. Здобувачем пропонуються склади тонкокерамічних мас в системі «каолін лужний – шамот – каолін», які призначені для виготовлення великогабаритних виробів з великими плоскими поверхнями.

20. Михайлюта Е.С., Коледа В.В., Шевченко Т.А. Термодинамика химических реакций, протекающих в щелочных каолинах при нагревании // Зб. тез "Хімія і сучасні технології" 22–24 травня 2007р. – Дніпропетровськ: УДХТУ. – 2007. – С. 162. Здобувачем наведені термодинамічні розрахунки реакцій, які протікають між польовошпатовою складовою лужних каолінів та іншими компонентами керамічної маси.

21. Крисань Л.А., Михайлюта О.С., Шевченко Т.О., Колєда В.В. Шамотовані фаянсові маси для санітарних виробів // Зб. тез "Хімія і сучасні технології" 22–24 травня 2007р. – Дніпропетровськ: ДВНЗ “УДХТУ”. – 2007. – С.155. Здобувачем розглянуто особливості формування низькотемпературних шамотованих виробів.

22. Шовкопляс О.В., Михайлюта О.С., Шевченко Т.О., Колєда В.В. Порівняльні властивості каолінів різних родовищ // Зб. тез "Хімія і сучасні технології" 22–24 травня 2007р. – Дніпропетровськ: ДВНЗ “УДХТУ”. – 2007. – С.184. Здобувачем виконані комплексні дослідження вітчизняної глинистої сировини.