реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Дніпропетровськ.1
Работа добавлена на сайт samzan.net:
УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ
Зайчук Олександр Вікторович
УДК 666.295.4
КОЛЬОРОВІ СКЛОПОКРИТТЯ НА ОСНОВІ СИРИХ ГЛАЗУРЕЙ
05.17.11 –технологія тугоплавких неметалічних матеріалів
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Дніпропетровськ - 2004
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі хімічної технології кераміки та скла Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Білий Яків Іванович,
Український державний хіміко-технологічний університет,
професор кафедри хімічної технології кераміки та скла
Офіційні опоненти: доктор технічник наук, професор
Савін Лев Сергійович,
Придніпровська державна академія будівництва та архітектури,
професор кафедри екології і охорони навколишнього середовища
кандидат технічних наук, доцент
Пилипчатін Леонід Дмитрович,
Національна металургійна академія України, завідувач кафедри хімічної технології кераміки та вогнетривів
Провідна установа: Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут",
кафедра технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей, Міністерство освіти і науки України, м. Харків
Захист відбудеться “16 ”грудня 2004 р. о 13 годині 30 хвилин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.02 в Українському державному хіміко-технологічному університеті за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету, 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.
Автореферат розісланий “12 ”листопада 2004 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Мельников Б.І.
1
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Сучасний рівень розвитку керамічного виробництва потребує постійного підвищення експлуатаційних і декоративних характеристик продукції, впровадження енерго- та ресурсозберігаючих технологій, а також широкого використання вітчизняних сировинних матеріалів. При цьому великого значення набуває комплексне застосування вторинної сировини, як важливий резерв раціонального використання мінеральних ресурсів і підвищення ефективності виробництва.
Удосконалення складів існуючих і створення нових кольорових глазурних покриттів, різноманітних за технічними і художньо-естетичними властивостями, у зв'язку з зазначеним, залишається актуальною задачою. Це визначається широким асортиментом керамічних виробів, що випускаються, його постійною змінюваністю, обумовленою споживчим попитом зовнішнього і внутрішнього ринків, а також різноманітністю складів керамічних мас на основі місцевої сировини.
Забарвлювання глазурей переважно досягається введенням великої кількості (до 15 мас.ч.) керамічних пігментів, що значно підвищує вартість виробів. Забарвлюючі компоненти не завжди рівномірно розподіляються в обємі глазурного шлікера, що негативно позначається на якості склопокриттів. Крім цього, пігменти часто є нестійкими в тих чи інших технологічних умовах (температура і газове середовище випалу, природа розплаву глазурі).
Зазначене викликає необхідність пошуку нових складів сирих глазурей і способів одержання кольорових покриттів, економічно більш вигідних і ефективних, зокрема, з використанням іонних барвників, які вводяться за допомогою водорозчинних солей металів змінної валентності. В літературі відсутні дані про застосування таких забарвлюючих компонентів у виробництві сирих глазурей. Однак, на наш погляд, саме таким способом можна забезпечити формування склошару з високою однорідністю забарвлення. Колір і відтінок глазурей при цьому можна варіювати шляхом зміни кількісного співвідношення забарвлюючих іонів у їх складі чи регулюючи умови випалу склопокриттів. Для здешевлення керамічної продукції доцільно також звернутися до розповсюдженої вітчизняної сировини, у тому числі і вторинної, яка по ряду компонентів є близькою до складів основних матеріалів, що застосовуються у виробництві сирих глазурей.
З огляду на вище сказане, дана дисертаційна робота є актуальною і спрямована на підвищення якості глазурованих тонкокерамічних виробів, при значному зниженні матеріальних та паливно-енергетичних витрат на їх виробництво, а також широкому використанні промислових відходів.
2
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась відповідно до планів проведення науково-дослідних робіт кафедри хімічної технології кераміки та скла Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України по державній бюджетній темі №03021690 “Фізико-хімічні основи технології виробництва нових видів скла, кераміки, покриттів і композиційних в'яжучих матеріалів” (№Д.Р. 0102U001964) та господарсько-договірній темі №03965527 “Дослідження і вдосконалення технології санітарних керамічних виробів ТОВ “Дніпрокераміка” і можливості утилізації відходів виробництва” (№Д.Р. 0196U000431).
Мета і задачі дисертаційної роботи. Метою роботи є розробка складів і наукових засад технології отримання пігментвміщуючих і нових видів безпігментних кольорових сирих глазурей.
Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі передбачалося вирішення наступних задач:
- на базі теоретичних та експериментальних досліджень провести обґрунтований вибір склоутворюючої системи для розробки складів кольорових сирих глазурей;
- дослідити можливість одержання глазурних покриттів чорного кольору з використанням чорних керамічних пігментів відомих складів;
- синтезувати нові керамічні пігменти чорного кольору для отримання глазурних покриттів з високими декоративними та експлуатаційними характеристиками;
- вивчити вплив іонних барвників на забарвлення окремих компонентів базової сирої глазурі;
- визначити оптимальні концентрації і співвідношення розчинних у воді забарвлюючих солей та їх вплив на оптико-колориметричні і фізико-хімічні характеристики глазурних покриттів;
- вивчити можливість використання окремих видів промислових відходів в якості замінників традиційної природної і технічної сировини та визначити їх оптимальну кількість при виробництві безпігментних глазурних покриттів темних кольорів;
- відпрацювати технологічні параметри отримання пігментвміщуючих і нових видів безпігментних кольорових сирих глазурей в лабораторних та виробничих умовах.
Об'єкт дослідження –сира прозора глазур, що служить основою при синтезі кольорових склопокриттів для тонкокерамічних виробів.
Предмет дослідження –фізико-хімічні основи одержання пігментвміщуючих і нових видів безпігментних кольорових сирих глазурей.
Методи досліджень. Дослідження процесів формування структури і фазового складу дослідних керамічних пігментів і сирих глазурей проводили з застосуванням сучасних методів фізико-хімічного аналізу: диференційно-термічного, рентгенофазового, петрографічного, а також інфрачервоної спектроскопії. Оптико-колірні характеристики глазурних покриттів знімали за допомогою оптичних і колориметричних приладів. Фізико-хімічні властивості покриттів визначали у відповідності з діючими стандартами. Обробку експериментальних даних і оптимізацію складів кольорових глазурей здійснювали з використанням відомих методів планування експерименту (симплекс-решітчастого і факторного).
3
Наукова новизна і значимість отриманих результатів:
- вперше встановлена можливість спрямованого корегування забарвлення пігментвміщуючого глазурного шару шляхом додаткового введення на помел суспензії сирої глазурі водорозчинних солей перехідних металів;
- експериментальними, термодинамічними і рентгенофазовими дослідженнями виявлена принципова можливість синтезу чорних керамічних пігментів на основі оксидної системи CoO-Fe2O при знижених температурах (до 1200С) для фарфорових глазурей санітарно-технічного призначення;
- встановлений вплив розчинних у воді солей 3-d елементів на забарвлення окремих компонентів сирих фарфорових глазурей при їх спіканні, що дозволяє більш раціонально здійснювати вибір барвників при отриманні безпігментних кольорових склопокриттів;
- розроблені склади та основи технології одержання нових видів сирих безпігментних глазурей широкої колірної гами, які містять водорозчинні забарвлюючі солі марганцю, хрому, заліза і кобальту;
- за допомогою інфрачервоної спектроскопії ідентифіковані хромофорні центри, які забезпечують забарвлення отриманих після випалу безпігментних склопокриттів;
- з використанням сучасних методів колориметрії вперше виявлена залежність зміни їх колірних характеристик від кількості та співвідношення водорозчинних солей металів змінної валентності в складі сирої прозорої глазурі;
- доведена можливість застосування червоного бокситового шламу та паливного шлаку в якості замінників основних природних (пегматиту і тальку), а також технічних (цинкових білил і вуглекислого барію) сировинних матеріалів при отриманні безпігментних глазурних покриттів чорного та коричневого кольорів.
Новизна та оригінальність розроблених кольорових сирих глазурей захищена 7 патентами України на винахід.
Практична значимість отриманих результатів:
- розроблений спосіб спрямованого корегування кольору пігментвміщуючого глазурного шару за допомогою розчинних у воді солей металів змінної валентності, який дозволяє отримувати заданий колір склопокриттів для тонкокерамічних виробів;
4
- синтезовані нові керамічні пігменти на основі системи CoO-Fe2O3 при знижених температурах (до 12000С), які забезпечують одержання високоякісних глазурних покриттів інтенсивного чорного кольору в широкому температурному інтервалі випалу (1150-12500С);
- розроблені склади та технологічні параметри отримання нового виду високоякісних сирих безпігментних глазурей з температурою випалу 12000С для керамічних виробів санітарно-технічного та художньо-декоративного призначення при використанні водорозчинних солей 3-d елементів;
- отримані склопокриття на кераміці (чорні матові, а також чорні і коричневі з високим блиском) з застосуванням в якості одного з основних компонентів сирої глазурі відходів промисловості у вигляді червоного бокситового шламу і паливного шлаку.
Розроблені пігментвміщуючі і безпігментні глазурі пройшли успішну апробацію у виробничих умовах ТОВ “Дніпрокераміка” (м. Пологи, Запорізької області).
Особистий внесок здобувача полягає в:
- глибокому аналізі патентної і технічної літератури за темою дисертації;
- безпосередній участі у постановці мети і вирішенні задач, розглянутих в роботі;
- виборі методик і проведенні експериментальних досліджень;
- математичній обробці на ЕОМ експериментальний даних, аналізі та інтерпретації отриманих результатів;
- узагальненні і формулюванні основних положень і висновків, обговоренні їх на семінарах та конференціях, підготовці публікацій і патентів;
- участі у промисловому випробуванні розроблених глазурей.
Внесок співавторів спільних публікацій полягав в науковому керівництві, участі у постановці мети і задач досліджень, обговоренні отриманих результатів, проведенні виробничих випробувань, а також у підготовці результатів досліджень до опублікування.
Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідались на Всеукраїнській науково-технічній конференції студентів і аспірантів “Хімія і сучасна технологія” (м. Дніпропетровськ, 2002); на Міжнародній науково-технічній конференції студентів і аспірантів “Хімія та сучасні технології” (м. Дніпропетровськ, 2003); на науково-технічній конференції “Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів” (м. Дніпропетровськ, 2003); на Міжнародній науково-технічній конференції “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности” (м. Харків, 2003); на Міжнародній науково-технічній конференції “Новейшие достижения в области импортзамещения в химической промышленности и производстве строительных материалов” (м. Мінськ, 2003); на Міжнародній науково-технічній конференції “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности” (м. Харків, 2004); на Других наукових читаннях імені академіка НАН України А.С. Бережного “Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів” (м. Харків, 2004).
5
Публікації. За результатами досліджень опубліковано 24 роботи, у тому числі 8 статей і 7 патентів України на винахід.
Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 7 розділів, висновків та 2 додатків. Повний обсяг дисертації викладений на 224 сторінках, включає 35 рисунків та 34 таблиці. У списку літератури 249 найменувань використаних літературних джерел.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступній частині обґрунтована актуальність теми дисертації; сформульовані головна мета і задачі роботи, наукова новизна та практична цінність отриманих результатів.
У першому розділі дисертаційної роботи описані класифікація і структура глазурей, особливості технології одержання сирих глазурей, а також детально розглянуті їх склади та фізико-хімічні властивості. Викладені і проаналізовані відомі способи забарвлення стекол і глазурей, відзначені їх переваги і недоліки. Узагальнені результати досліджень в області одержання кольорових склопокриттів і керамічних пігментів з застосуванням техногенної сировини.
Аналіз літературних і патентних даних показав, що склади сирих глазурей, які традиційно використовуються для тонкокерамічних виробів різного функціонального призначення, коливаються в досить широких межах, що обумовлене складом сировинних матеріалів та їх вмістом. Разом з тим, основою для їх одержання у більшості випадків виступає кальційалюмосилікатна система.
Відзначено, що забарвлення склопокриттів, переважно, досягається за рахунок введення на помел глазурних суспензій підвищених кількостей (до 15 мас.%) високовартісних керамічних пігментів. Незважаючи на це, випалені пігментвміщуючі глазурі відрізняються неоднорідністю і нестабільністю отриманого забарвлення, а отже, невисокою якістю. У зв'язку з вище згаданим, використання іонних барвників, які вводяться до складу глазурних шлікерів за допомогою водорозчинних солей металів змінної валентності, може представляти собою економічно більш вигідний та ефективний спосіб одержання кольорових покриттів на кераміці. Колір і відтінок склошару при цьому можна варіювати шляхом зміни кількісного співвідношення забарвлюючих компонентів, а також регулюючи базовий склад глазурі та умови її випалу. Відомості про застосування сольового методу забарвлення при виробництві глазурованих тонкокерамічних виробів в літературі відсутні. У зв'язку з цим основною задачею досліджень було більш глибоке вивчення цієї проблеми з метою отримання безпігментних кольорових покриттів для санітарно-технічних і художньо-декоративних виробів на основі сирих глазурей при зниженій температурі випалу.
6
2. Колос Сапогов Болонев Александр ~ 2 ж.html
3. а в отличие от ldquo;possessivedjective [genitive]rdquo; WJ-369 притяжательноприлагательный генитив
4. Концепция устойчивого развития формировалась в ходе постепенного осознания обществом природоохранных эко
5. х Часть первая Глава 1 Меня зовут Кэти Ш
6. тема- понятие элементы виды производственных преобразований Операционная стратегия и конкурентоспособ
7. Тема Основы конституционного строя РФ Выполнил Студент 2 курса 4 семестра
8. ти ; l ~ расстояние поверхностная плотность заряда Закон Кулона ; [Н] Ф-м эл
9. 19075 Українська історична наука у ХХ столітті
10. Новейшая истории стран Азии и Африки Часть 2
11. за того что ей резко воспротивилось республиканское большинство конгресса после промежуточных выборов 1994 г
12. Доклад - Производственный шум
13. Методические рекомендации определения величины общей плотности урока
14. тема и процессы глобализации В конце 90х годов в социологической литературе вошло в обиход понятие глобали
15. Детские дошкольные учреждения ’ сады-ясл
16. на тему- Внутреннее и внешнее равновесие- проблемы экономической политики СОДЕРЖАНИЕ Введение Глав
17. врастания в социализм советского общества Как вам известно кроме СССР в 192030е гг
18. Атмосфера Владивостока
19. модуль3`9- Робота номерів обслуги на елементах ЗРК при підготовці до ведення бою
20. На тему- rdquo;Тарле ~ Наполеонrdquo;