UA67834C2 - Спосіб обробки каолінітової глини, каолінітова глина і композиція для виготовлення керамічного виробу - Google Patents

Abstract

Спосіб обробки каолінітової глини для використання як інгредієнта керамічної композиції включає (а) змішування з каолінітовою глиною смектитової глини в кількості 0,1-15,0 ваг. % із розрахунку сухої ваги каолінітової глини і (b) механічну обробку отриманої на етапі (а) вологої пластичної маси глини в таких умовах, що у вологій пластичній масі дисипується щонайменше 5 кДж енергії на кілограм глинистої суміші з розрахунку сухої ваги.

Description

Волога пластична маса, що пройшла механічну обробку на етапі (б), переважно містить 20-30 95 ваг. води.

Суміш глин, отримана на етапі (а), вже може мати вміст води, відповідний для використання на етапі (Б). У іншому випадку вміст води в глині після її вироблення може бути відрегульований або нормалізований для отримання відповідних вологих мас, які мають пластичний, зручний для обробки стан. У залежності від вмісту води в суміші, отриманій на етапі (а), регулювання вмісту води може здійснюватися шляхом розведення водою рідини або збільшення концентрації.

Якщо глиниста суміш, отримана на етапі (а), має вигляд сухого порошку, необхідний вміст вологи може бути просто відрегульований додаванням води і перемішуванням.

Якщо глиниста суміш, отримана на етапі (а), має форму рідкої пульпи або суспензії, необхідний вологовміст може бути отриманий за допомогою одного або більше відомих способів зневоднення, наприклад, фільтрування і/або пресування і/або часткової сушки і/або додавання вже висушеного матеріалу, що виробляється розташованою далі сушаркою, скріплення води сухою речовиною.

Каолінітова глина, що використовується на етапі (а), може містити одну або більше каолінітових глин первинного або вторинного походження. Каолінітові глини утворилися в відповідну геологічну епоху за рахунок вивітрювання польового шпату з граніту. Первинні каолінітові глини виявляються в місцях їх утворення і в основному вони містяться в матриці недопресованого граніту, який повинен бути відділений від глини на етапі рафінування глини. Вторинні каолінітові глини, які також відомі як осадові каолінітові глини, це ті, які були вимиті в геологічну епоху з гранітної матриці, в якій вони утворилися, і потім відклалися на території, віддаленій від місця їх утворення, як правило, в басейнах, сформованих в навколишній товщі порід. Каолінові глини звичайно знаходять в поєднанні з відносно малими кількостями включень, таких як слюда, польовий шпат, кварц, сполуки титану і т.п., і можуть також включати сліди смектитових глин. У інших випадках каолінітова глина може включати одну або більше грудкових глин, або суміш однієї або більше грудкових глин з однією або більше каоліновими глинами. Грудкові глини являють собою осадові глини, дуже дрібнодисперсні, оскільки вони мають такий розподіл розмірів часток, що еквівалентний сферичний діаметр часток переважно складає менше за 2мкм. Однак грудкові глини мають більш високий вміст включень, ніж каолінові глини, і не мають такого білого кольору. Включення, присутні в грудкових глинах, можуть містити значні кількості дрібнодисперсного кремнезему з домішками сполук заліза і титану, а також органічних речовин типу лігніту.

Смектитові глини створені головним чином з часток смектитового мінералу, які являють собою пластинчаті силікати з високою катіонообмінною здатністю, зумовленою дисбалансом електричного заряду через заміщення в кристалічних гратках. Цей дисбаланс заряду компенсується катіонами, що поглинаються з розчину, відомими як обмінні іони, оскільки вони легко можуть замінюватися іонами іншого типу. Для більшості природних смектитів обмінний іон являє собою двовалентний катіон, в більшості випадків кальцій, хоч знайдені деякі смектити з одновалентним іоном у якості обмінного катіону, головним чином натрієм, особливо смектити з Вайомінга, США.

Смектити з двовалентними катіонами кальцію диспергуються у воді в меншій мірі, ніж смектити з одновалентними катіонами. Це зумовлено тим, що двовалентний катіон надає більше стиснення так званого подвійного електростатичного шару навколо часток, який примушує їх відштовхуватися одна від одної, ніж одновалентний катіон.

Одновалентні іонообмінні смектити відносно легко диспергуються у воді з утворенням окремих пластинок або кристалітів, у той час як двовалентні іонообмінні смектити схильні до дисперсії тільки "пакетами" або трьома-чотирма кристалітами. Одновалентні іонообмінні смектити, особливо натрієві смектити, загалом більш ефективні для прикладних задач.

Перетворити кальцієвий смектит в натрієвий відносно просто шляхом додавання невеликої кількості розчину, що містить іони натрію, наприклад, карбонату натрію, звичайно 4-5 95 ваг. Дисперговані у воді обмінні іони кальцію осаджуються у вигляді карбонату кальцію, а іони натрію стають обмінними іонами. У цьому випадку смектит називають "активований натрієм". Однак вираз "активований" потрібно використовувати з обережністю, оскільки бувають також "активовані кислотою" смектити, які є продуктом абсолютно іншого процесу активування і застосовуються для знебарвлення рослинних олій.

У способі по даному винаходу смектитова глина переважно являє собою монтморилонітову глину, таку як бентоніт, і переважно містить одновалентний іон, такий як натрій, як переважний обмінний катіон. Така глина може бути отримана, наприклад, шляхом активування кальцієвого бентоніту карбонатом натрію. Інші смектитові глини, такі як гекторит, сапоніт і бейделіт, також можуть бути придатними для використання в способі по винаходу.

Кількість смектитової глини, що змішується з каолінітовою глиною в способі по винаходу, переважно знаходиться в діапазоні від 0,595 до 795 ваг. від сухої ваги каолінітової глини.

Смектитова глина при додаванні до каолінітової глини може бути в формі порошку або пульпи, тобто водної суспензії. Каолінітова глина також може бути в формі порошку або пульпи. Переважно, після об'єднання одна з одною глини ретельно перемішують протягом деякого часу, наприклад, щонайменше 1 хвилину, переважно щонайменше 2 хвилини. Бажано, щоб при перемішуванні суміш двох глин була вологою, наприклад, містила щонайменше 1095 ваг. води, в деяких випадках від 1095 до 9095 ваг. води.

Глини можуть змішуватися у вологій формі в змішувальному пристрої. Окремі глини можуть подаватися в такий пристрій разом з допомогою подаючого конвейєра або роздільно з подальшим об'єднанням і змішуванням в самому пристрої.

На етапі (р) способу по винаходу вміст води в обробленій вологій пластичній масі переважно складає від 23 до 2895 ваг. від сухої ваги глинистої суміші.

Крім можливого регулювання вмісту води перед етапом (р) обробка суміші глин може включати одну або більше додаткових операцій. Наприклад, до етапу (б) може бути видалене так зване "випадкове залізо" або великі шматки заліза за допомогою постійного магніту.

На етапі (б) способу по винаходу пластична масі може бути механічно оброблена за допомогою екструзійного пристрою, наприклад, глином'ялиці шнекового типу, змішувача з 2-подібними лопатями, бігунів або будь-якого іншого подібного пристрою, відомого для обробки маси або сипкого матеріалу у вологому пластичному стані. Такий пристрій переважно являє собою глином'ялицю шнекового типу, відому наприклад, із заявки СВ 1,194,866, зміст якої включений в дану заявку як посилання. Глином'ялиця переважно забезпечена відомими засобами для завдання розміру випускного сопла (сопел) з метою регулювання потоку матеріалу, що проходить через пристрій, підвищення тиску всередині пристрою, і, отже, кількості енергії, що розсіюється в пластичній глинистій суміші. Кількість енергії, що розсіюється в пластичній масі, переважно знаходиться в діапазоні від 10 до 250кДж і найбільш переважно - від 20 до 175кДж на кілограм глинистої суміші, що обробляється, з розрахунку сухої ваги.

Після обробки на етапах (а) і (б) способу по винаходу отриманий глинистий продукт може бути (необов'язково) додатково підданий обробці одним або більше відомими способами рафінування.

Отриманий продукт (з додатковою обробкою або без неї) може постачатися споживачеві у вигляді вологої пульпи або у вигляді сухого порошку, отриманого, наприклад, шляхом теплового сушіння продукту перед доставкою. Отриманий продукт може бути використаний у виробництві композицій для виготовлення керамічних виробів відомим способом, наприклад, з використанням одного з відомих способів, описаних вище.

Після екструзії і стандартного сушіння продукт, отриманий способом по винаходу, має підвищений модуль руйнування і може також забезпечувати підвищену пластичність і підвищений вміст твердої речовини в заливальних композиціях; всі ці властивості є корисними, коли продукт використовують в композиціях для формування керамічних виробів. Ці переваги продемонстровані в наступних Прикладах.

Далі різні варіанти здійснення даного винаходу описані з метою ілюстрації за допомогою наступних

Прикладів.

Приклад 1

Англійську каолінову глину, призначену для використання в промисловості керамічного посуду, отримали при такому розподілі розмірів часток, що 6095 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 5мкм, а 3895 ваг. - з часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Зразки каолінової глини для обробки в глином'ялиці підготували у високошвидкісному змішувачі шляхом змішування з достатньою кількістю води для утворення пасти, що містить 2590 ваг. води.

Зразки розділили на дві партії - А і В. До зразків в партії А у вологій формі перед обробкою в глином'ялиці додали 1,595 ваг., з розрахунку сухої ваги каолінової глини, натрієвого бентоніту з Вайомінга, а до зразків в партії В бентоніт не додавали.

Потім зразки партій А і В піддали механічній обробці в глином'ялиці, подібній описаній в СВ 1,194,866, яка оснащена датчиком тиску і інтегратором для можливості розрахунку енергії, яка розсіюється в глині. Кількість енергії, яка розсіюється, можна було змінювати або за рахунок вибору більшого або меншого розміру випускного сопла глином'ялиці або шляхом пропускання глини крізь глином'ялицю декілька разів.

Частину зразків із кожної партії А і В не піддавали механічної обробки в глином'ялиці.

Зразки з партії А і партії В пропускали крізь глином'ялицю при різних значеннях в них енергії, яка розсіюється.

Потім кожний зразок випробували описаним нижче способом на модуль руйнування при 8095 відносній вологості.

Для вимірювання модуля руйнування або сирої міцності каолінітової глини зразок з кожної партії глини в пластичному стані екструдували при допомозі поршневого екструдера через круглий отвір з утворенням циліндричного стержня діаметром бмм. Екструдовані стержні розрізали на бруски довжиною 150мм. Бруски підсушували на повітрі, а потім сушили при 60"С в печі протягом ночі. Після цього бруски розрізали пополам і вміщували в регульовану атмосферу 8095-ної відносній вологості на декілька годин, а потім ламали на трьохточковому згинаючому пристосуванні з відстанню між опорами 50 мм, встановленому в універсальній випробувальній машині або подібному обладнанні. Вимірювали діаметри брусків в місці руйнування і розраховували модуль руйнування, виходячи з діаметра і зусилля, необхідного для руйнування зразка. Для кожної партії глини випробовували таким способом щонайменше десять брусків і розраховували середній модуль руйнування.

Результати представлені в Табл.1, в якій окремі зразки позначені А1..., В1..., і т.д., відповідно до партій А і

В, з яких вони були вибрані.

Таблиця 1 оо ваг. Енергія, яка й Модуль

Зразок доданого |розсіюється| - зоною | додаю россии

АТ | 15 | 0 | 0882 в | 0 | 0 | 0490 в. | 0 | 53 | 0,922 ві | 0 | 98 | 0951 ві | 0 | 151 | 069 в | 0 | 2о6 | 1,059

Результати, представлені в Табл. 1, показують, що механічна обробка обох партій А і В каолінітової глини дала помірне збільшення модуля руйнування. Однак в зразках партії А, де до каолінітової глини було додано 1,595 ваг. натрієвого бентоніту, модуль руйнування істотно збільшився, що виявилося несподіваним і корисним. Із Табл. 1 видно, що збільшення продовжувалося по мірі збільшення кількості енергії, яка розсіюється, при механічній обробці доти, поки кількість енергії не досягла «175кдж/кг. Таким чином, збільшення кількості енергії, що розсіюється в каолінітовій глині під час етапу механічної обробки, понад -175кдж/кг виявилося малокорисним.

Приклад 2

Друга англійська каолінова глина, призначена для промислового виготовлення керамічного посуду, мала такий розподіл розмірів часток, що 5295 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 5мкм, а 3295 ваг. - із часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Зразки каолінової глини підготували для обробки в тієї ж глином'ялиці, що і в Прикладі 1. Кожний зразок каолінової глини підготували для обробки в глином'ялиці шляхом змішування з достатньою кількістю води з утворенням пасти, що містить 2590 ваг. води, у високошвидкісному змішувачі.

Зразки розділили на дві партії - С і 0. До зразків із партії С перед обробкою в глином'ялиці додали 0,990 ваг., із розрахунку сухої ваги каолінової глини, натрієвого бентоніту з Вайомінга, а до зразків із партії О бентоніт не додавали. Також із кожної партії С і ОО залишили для випробування зразки, які не пройшли механічної обробки в глином'ялиці. Інші зразки партій С і О пропустили крізь глином'ялицю при різних умовах, так що в різних зразках кожної партії розсіювалися різні кількості енергії.

Потім кожний зразок випробували на модуль руйнування, як описано в Прикладі 1, і отримані результати звели в Табл. 2, де окремі зразки позначені С1..., О1..., тобто, відповідно до партій С або О, з яких вони були взяті.

Таблиця 2 зоноок | додокто розоюется ля й Модуль

Зразок Доданого Ірозсіюється| - й руйнування бентоніт кДж/кг сі | 09 | 0 | 0,892 с2 | 09 | 79 | 1275 с3 | 09 | 95 | 1344 с4 | 09 | 190 | 589 р | 09 | 0 | 0706 02 | 0 | 37 | 0892 03 | 0 | 77 | 0991 04 | 0 | 7135 | 7069 05 | 0 | 2/8 | 177

Результати, представлені в Табл. 2, демонструють ті ж тенденції, які описані в Прикладі 1 (Табл. 1).

Приклад З

Виготували суміш каолінітових глин (партія Е), що складається з суміші двох проміжних продуктів установок рафінування каоліну і грубої фракції з операції сортування по розміру часток, що виробляє грубу і тонкодисперсну фракції з проміжного каолінового продукту. Суміш мала такий розподіл розмірів часток, що 2390 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром більше 1Омкм, а 2595 ваг. - із часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Суміш отримували шляхом суспендування кожного глинистого компонента в достатній кількості води для утворення суспензії, що містить 10 9о ваг. глини з розрахунку сухої ваги каоліну, і змішування суспензій в необхідних співвідношеннях для отримання необхідної суміші. Отриману таким чином змішану суспензію розділили на шість зразків. До двох із шести зразків додали 195 ваг. монтморилоніту, здобутого в каолінодобувній області Корнуела, Англія. До двох інших зразків додали 295 ваг. того ж монтморилоніту. До інших двох зразків монтморилоніт не додавали.

Потім кожний із зразків суспензії піддали зневодненню шляхом фільтрації з утворенням коржика, що містить близько 2595 ваг. води. Один із кожної пари зразків (зразки ЕТ, Е2 і ЕЗ) залишили для випробування на модуль руйнування, як описано в Прикладі 1. Другий зразок з кожної пари (зразки Е4, Е5 і Еб) піддали механічній обробці в глином'ялиці, як описано в Прикладі 1, у таких умовах, що кількість енергії, що розсіюється в глинистій суміші, склала близько 165кДж на кг глини (з розрахунку сухої ваги). Зразки, що пройшли механічну обробку, також випробували на модуль руйнування.

Результати представлені в Табл. 3.

Таблиця З оо ваг. доданого Енергія, яка Модуль

Зразок монтморилоніту розсіюється руйнування кДж/кг

ЕЕ | 0 | 0 | 0374

Б. | 1 | о | 0452

ЕЕ | 2 | 0 | од в. | 01 155. | 0735

Із цих результатів видно, що додавання малої кількості монтморилоніту до каолінітової глини спричиняє збільшення сирої міцності глини. У разі механічно оброблених зразків каолінітової глини сира міцність ще більш істотно збільшується.

Приклад 4

Каолінітова глина, що є проміжним продуктом із установки рафінування каоліну, мала такий розподіл розмірів часток, що 995 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром більше 10мкм, а 5795 ваг. - із часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Глина мала вигляд розбавленої водної суспензії. Суспензію глини розділили на чотири частини. До трьох частин додали 195 ваг., 295 ваг. і 390 ваг., відповідно, бентоніту, здобутого в Техасі. До частини глини, що залишилася, бентоніт не додавали.

Потім кожну частину суспензії піддали зневодненню шляхом фільтрації з утворенням коржика, що містить близько 3095 ваг. води. Одну фракцію цього вологого коржика відділили і піддали тепловому сушінню, а потім знов змішали з іншим вологим коржиком для зниження вмісту води до 2295 ваг. Потім кожну частину коржика розділили пополам. Одну половину кожної частини (зразки Е1-Е4) залишили для випробування на модуль руйнування, як описано в Прикладі 1. Іншу половину (зразки Е5-Е8) піддали механічній обробці в глином'ялиці, як описано в Прикладі 1. Робочі умови в глином'ялиці були такі, що кількість енергії, що розсіюється в суміші каолінітової глини, склала близько 40кДж на кг (з розрахунку сухої ваги) у разі зразків Е6-Е8, до яких був доданий бентоніт, і близько 100кДж на кг (з розрахунку сухої ваги) у разі зразка Е5, до якого бентоніт не був доданий. Ще один зразок із коржика, створений з тієї частини суспензії, яку не обробляли бентонітом (зразок

Е9), піддали механічній обробці в глином'ялиці в таких умовах, що розсіялося 230кДж/кг енергії. Зразки, що пройшли механічну обробку, також випробували на модуль руйнування.

Результати представлені в Табл. 4.

Табл. 4 до ваг. |Неуважна Енергія, й . руйнування бентоніту |розсіюється (кДж/кг

Р 0 | 5 Юющ 0 | 0314 га | 1 | (0 юю. | 0559

З | 2 | 0 Б ющ | 0716 4 | з | о | бе в | 0 | ющ 972 | 09392 го | 0 | 2304 | 461

Бажана мінімальна величина модуля руйнування для каолінітової глини, що використовується для керамічного столового посуду, повинна складати близько 0,6МПа, і з приведених в Табл. 4 результатів видно, що глинистий продукт з прийнятною сирою міцністю може бути отриманий при змішуванні 195 ваг. бентоніту, з розрахунку сухої ваги каолінітової глини, з початковою каолінітовою глиною, з наступною механічною обробкою отриманої суміші в таких умовах, що близько 40кДж енергії на кг сухій глинистій суміші розсіюється в цій суміші. У відсутності механічної обробки необхідно додавати вдвічі більше бентоніту для досягнення подібного результату. Якщо не додавати бентоніт, прийнятний продукт не буде отриманий, незважаючи на те, що в глині розсіюється 230кДж енергії на кг сухої глини.

Приклад 5

Каолінітова глина С з установки рафінування каоліну мала такий розподіл розмірів часток, що 1,195 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром більше 1Омкм, а 7395 ваг. - із часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Глину приготували у вигляді відносно розбавленої водної суспензії. Цю суспензію піддали зневодненню в фільтрі-пресі і відрегулювали вміст води в коржику до 28 95 ваг. шляхом змішування з вологим коржиком відповідної кількості коржика, що пройшла теплову сушку.

Отриманий таким чином коржик розділили на чотири частини, які змішали, відповідно, з 090, 195, 2905 і 390 ваг. бентоніту, з розрахунку сухої ваги каолінітової глини. Бентоніт був той же, що в Прикладі 4. Коржик, що не містить бентоніту, розділили ще на чотири зразки. Один зразок (зразок С1) висушили і випробували на модуль руйнування при 8095 відносній вологості, як описано в Прикладі 1. Інші три зразки цього коржика (зразки Сс2- (4) піддали механічній обробці при таких умовах, які забезпечували кількості енергії, що поступово збільшуються і що розсіюються в коржику. Ці зразки потім висушили і випробували на модуль руйнування при 80 95 відносній вологості.

Кожну з тих частин коржика, які містили 1905 і 395 ваг., відповідно, доданого бентоніту, розділили на дві частини. Зразки з однієї частини (зразки (5 і (11) висушили і випробували на модуль руйнування при 8095 відносній вологості без подальшої обробки, а зразки з іншої частини (зразки (6 і 12) піддали механічній обробці при таких умовах, що близько 80-95 кДж енергії на кг сухої глини розсіювалося в коржику. Ці зразки потім висушили і випробували на модуль руйнування при 80 95 відносній вологості. Ту частину коржика, яка містила 295 ваг. бентоніту, розділили ще на 4 зразки, один з яких (зразок (17) висушили і випробували на модуль руйнування при 8095 відносній вологості без подальшої обробки. Інші три зразки цієї частини (зразки (248-210) піддали механічній обробці при таких умовах, які забезпечували кількості енергії, що поступово збільшуються і що розсіюються в коржику. Ці зразки потім також висушили і випробували на модуль руйнування при 8095 відносній вологості.

Результати приведені в Табл. 5.

Таблиця 5 оо ваг. Енергія, яка Модуль

Зразок доданого |розсіюється| - бентоніту (кДж/кг) руйнування ві | 0 1 0 | 0608 6с2 | 0 | 62 | 0853 63 | 0 | 18,8 | 7030 04 | 0 | 1728 | 0873 05 | 1 | 0 | 0765 67 | 2 | 0 | 0932 сл | з | 0 | 089

Мета цього прикладу перебувала в отриманні каолінітової глини, що має виключно високий модуль руйнування близько 1,27МПа. З Табл. 5 видно, що ця мета може бути досягнута при змішуванні з каолінітовою глиною 295 ваг. бентоніту і подальшій механічній обробці суміші в таких умовах, що в коржику глини розсіюється щонайменше близько 100кДж енергії на кг глинистій суміші з розрахунку сухої ваги. В альтернативі З 90 бентоніту може бути введено в каолінітову глину, і тоді мінімальна кількість енергії, яка повинна розсіятися в коржику, може бути знижена.

Приклад 6

Отримали пульпу з низьким вмістом твердої речовини (« 3095 ваг. твердої речовини у воді) із заливальної каолінової композиції. Визначили її 51. До частини матеріалу 51 додали 0,395 ваг. (з розрахунку сухої ваги присутньої глини) бентоніту (ВТМ) у вигляді розведеної суспензії у воді. Бентоніт ретельно перемішали із заливальною каоліновою суспензією. Результуючий матеріал концентрували з отриманням матеріалу, що являє собою вологу пластичну масу, позначену 53. Початковий матеріал 51 без добавлення бентоніту також концентрували до тієї ж кількості з отриманням матеріалу 52.

Матеріали 52 і 53 обробили в глином'ялиці, описаній в Прикладі 1, при різних величинах розсіювання енергії. Модулі руйнування (МОН) вимірювали при 8095 відносній вологості, як описано в Прикладі 1. Отримані результати приведені в Таблиці 6 і 7.

Таблиця 6

Результати для матеріалу 52 (без бентоніту) 2705- ниж кл нин ше ши

Таблиця 7

Результати для матеріалу 53 (0,390 добавки бентоніту)

МПа 111110111171711111110697

Ці результати показують такі ж сприятливі тенденції, що і в попередніх

Прикладах.

Приклад 7

Частково рафінована каолінітова глина Н із первинного джерела мала такий розподіл розмірів часток, що 3695 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром більше 10мкм, а 26905 ваг. - із часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Розведену водну суспензію, що містить частково рафінований каолін, піддали зневодненню в фільтрі-пресі і вміст води в результуючому коржику відрегулювали до 2595 ваг. шляхом змішування з вологим коржиком відповідної кількості коржика, що пройшла теплове сушіння. Створений таким чином коржик розділили на чотири частини, які змішали, відповідно, з 0 90,

3905, 690 і 1090 ваг. бентоніту, з розрахунку сухої ваги каолінітової глини. Бентоніт був той же, що в Прикладі 4.

Частину коржика, що не містить бентоніту, розділили ще на чотири зразки. Одну частину (зразок НІ) висушили і випробували на модуль руйнування при 80 95 відносній вологості, як описано в Прикладі 1. Інші три частини цієї партії (зразки Н2, НЗ і Н4) піддали механічній обробці при таких умовах, які забезпечували кількості енергії, що поступово збільшуються і що розсіюються в коржику. Ці зразки потім висушили і випробували на модуль руйнування при 80 95 відносній вологості.

Частини коржика, які містили 395, 695 і 1095 ваг., відповідно, бентоніту (зразки Н5, Нб і Н7), піддали механічній обробці при таких умовах, що близько 195-220кДж енергії на кг глини (з розрахунку сухої ваги) розсіювалося в коржику. Ці зразки потім також висушили і випробували на модуль руйнування при 8095 відносній вологості.

Результати представлені в Табл. 8.

Таблиця 8 оо ваг. Енергія, яка Модуль

Зразок доданого |розсіюється - бентоніт кДж/кг руйнування ши: ши: ши и С ін | 0 | «32 | 0736 нн | 0 | 1404 | 0716 ні | 0 | 2160 | 084 не | 6 | 2052 | 3855

Результати, приведені в Табл. 8, показують, що у разі даної каолінової глини сира міцність, мабуть, досягає максимума при змішуванні 6 95 ваг. бентоніту з каолінітовою глиною і подальшій механічній обробці суміші в пластичному стані. Механічна обробка у відсутності бентоніту, мабуть, дає лише незначне збільшення модуля руйнування.

Приклад 8

Рафінована каолінітова глина І отримана шляхом пропускання зразка Н через гідравлічний циклон діаметром 50мм і відбору фракції переливу, мала такий розподіл розмірів часток, що 10905 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром більше 7Омкм, а 4395 ваг. - із часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Розведену водну суспензію, що містить частково рафінований каолін, піддали зневодненню в фільтрі-пресі і вміст води в коржику відрегулювали до 25 95 ваг. шляхом змішування з вологим коржиком відповідної кількості коржика, що пройшла теплове сушіння.

Створений таким чином коржик розділили на чотири частини, які змішали, відповідно, з 095, 390, 695 і 10905 ваг. бентоніту, з розрахунку сухої ваги каолінітової глини. Бентоніт був той же, що в Прикладі 4. Частину коржика, що не містить бентоніту, розділили ще на чотири частини. Одну частину (зразок ІЇ) висушили і випробували на модуль руйнування при 80 95 відносній вологості, як описано в Прикладі 1. Інші три частини цієї партії (зразки 12, 13 ї 14) піддали механічній обробці при таких умовах, які забезпечували кількості енергії, що поступово збільшуються і що розсіюються в коржику. Ці зразки потім висушили і випробували на модуль руйнування при 8095 відносній вологості.

Частини коржика, які містили 3905, бо і 1090 ваг., відповідно, бентоніту (зразки 15, 16 і 17), піддали механічній обробці при таких умовах, що близько 195-220 кДж енергії на кг глини (з розрахунку сухої ваги) розсіювалося в обробленому коржику. Ці зразки потім також висушили і випробували на модуль руйнування при 8095 відносній вологості.

Результати представлені в Табл. 9.

Таблиця 9 оо ваг. Енергія, яка Модуль

Зразок доданого |розсіюється| - бентоніту (кДж/кг) руйнування 111170 11 0 | 0667 12. | 0 | 504 | 7069 із | 0 | 729,6 | 1285 714 | 0 | 2124 | 7285 16. | 6 | 205.2 | 3090

Результати, приведені в Табл. 9, показують, що у разі даної каолінової глини сира міцність, мабуть, постійно збільшується з підвищенням кількості бентоніту, що додається, навіть при вмісті бентоніту 1095 ваг., з розрахунку сухої ваги каолінової глини. Механічна обробка у відсутності бентоніту в цьому випадку також дає лише незначне збільшення модуля руйнування.

Приклад 9

Отримали завантажувальну глину, що містить частково рафіновану каолінову глину. Завантажувальна глина мала такий розподіл розмірів часток, що 3995 ваг. глини складалося з часток з еквівалентним сферичним діаметром більше 1Омкм, а 26905 ваг. - із часток з еквівалентним сферичним діаметром менше 2мкм. Завантажувальна глина мала вміст включень РегОз 0,219 ваг. і Кг6О-1,69905 ваг.

Були проведені досліди, в яких досліджували ефект додавання 3905 ваг. (із розрахунку сухої ваги присутньої каолінової глини) порошкового техаського бентоніту, активованого натрієм, до завантажувальної глини з подальшою механічною обробкою і без неї. Перед додаванням бентоніту відрегулювали вологовміст завантажувальної глини до 1095 ваг. Бентоніт, що додається, ретельно перемішували з вологою завантажувальною глиною протягом 5 хвилин. У випадку застосування механічної обробки її проводили шляхом доведення вологовмісту до -2595 ваг. за рахунок додавання води і обробки результуючих пластичних мас екструдуванням при споживаній кількості енергії 55кДж/кг в глином'ялиці. Для трьох отриманих зразків глини (тобто, завантажувальної глини, зразок Х, завантажувальної глини плюс бентоніт, зразок У, і завантажувальної глини плюс бентоніт плюс обробка в глином'ялиці, зразок 7) спостерігали або вимірювали наступні властивості: пластичність, модуль руйнування (МОН) (виміряний як в Прикладі 1) і максимальну заливальну концентрацію твердої речовини. Для вимірювань МОВ екструдовані стержні, після сушіння в печі при 60"С, або вміщували в камеру кондиціонування з атмосферою 80 95 відносної вологості до досягнення ними рівноважної вологості, або повністю висушували в печі при 110"С. Потім ці два комплекти "кондиціонованих" зразків випробовували на модуль руйнування, як описано в Прикладі 1. Також вимірювали пластичність і заливальну концентрацію. Пластичність класифікували по здатності зразків до вигину без тріщин, що спостерігалося досвідченим оператором. Заливальну концентрацію вимірювали по стандартній методиці, що застосовується автором заявки для вимірювання заливальної концентрації каолінітової глини для використання в керамічній заливальній композиції. Методика полягає в наступному. 250г каолінітової глини, яку висушили при 60"С до вмісту води менше 195 ваг. і подрібнили в мірі, достатній для проходження через сито з розміром комірки 2мм, додають в деіїонізовану воду. Кількість води, що використовується, заснована на оцінці очікуваної заливальної концентрації, і для приготування суміші використовують лише м'яке перемішування вручну. При додаванні глини у воду суміш згодом стає дуже в'язкою для перемішування, і в суміш вводять силікат натрію марки Р84, розведений до 5095 ваг./об., із бюретки, як диспергуючий агент.

Силікат натрію додають порціями по 0,2мл і перемішують суміш вручну після кожної порції. Через 5 хв. після кожної порції визначають в'язкість суміші при допомозі віскозиметра Брукфілда з використанням шпинделя Мо

З при 20об/хв. Операцію додавання порції силікату натрію і вимірювання в'язкості повторюють доти, поки не буде отримано мінімальне значення в'язкості, яке повинно бути більше 500МПа.с, якщо було правильно оцінена початкова кількість води, що використовується. Потім додають деіонізовану воду, поки в'язкість, що вимірюється, не знизиться до 500МПа:с. Після цього відбирають зразок з суспензії глини, зважують, висушують і знов зважують для визначення процентного вмісту сухої глини в суспензії. Цей процентний ваговий вміст реєструють як заливальну концентрацію суспензії.

Результати приведені в Табл. 10.

Таблиця 10 77771711 Зразок ХІЗразок М|Зразок 2 бісів ПСИ ШЕ ШЕ ваг.

Пд: он НС НСНИ НЕЗ кВт/кДж

Модуль руйнування (МОВ), МПа: при 80 95Іу 4 4 320,932,37|2,06 4,57 відн. вол. при сушінні 1107

Я Дуже Дуже твердої речовини

Таблиця 10 показує, що додавання бентоніту до завантажувальної глини істотно підвищило МОВ при 80 90 відн. вол. і при сушінні 11070.

Додавання бентоніту з подальшою механічною обробкою в глином'ялиці дало істотне збільшення як міцності (МОРЕ) при 80 95 відн. вологості і при сушінні 110"С, так і пластичності. Також поліпшилася заливальна концентрація.