ДИСПЕРСионный анализ глинистых СИСТЕМ

Кравцова О. С., Четверикова А.Г., Каныгина О. Н.,

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург


Общий объем технического применения материалов чаще всего определяется ресурсным обеспечением исходным сырьем. Доля керамических материалов составляет около 45% по объему и 62% по весу в общем количестве потребляемых мировым сообществом материалов [1]. Основным сырьем для производства керамики являются глины. Несмотря на их широкое распространение и относительную дешевизну, необходимо рационально подходить к использованию природных ресурсов. Из одной и той же глины можно получить керамические материалы с различными характеристиками. В связи с этим возникает необходимость разработки технологий для оптимизации состава керамической шихты. Фракционный состав порошков существенно влияет на формирование мезоструктуры будущей керамики.

Для оценки фракционного состава порошков различной природы, дисперсности и области применения существуют разнообразные методы анализа дисперсных материалов. По мнению основоположника метода Ходакова Г. С. [2], не существует такого одного метода дисперсионного анализа, который даже с ограниченной надежностью может быть приложен ко всему многообразию дисперсных материалов и ко всем условиям их практического использования. Таким образом, исходя из физико-химических свойств порошка, области его применения, необходим выбор правильного метода дисперсионного анализа данного материала.

Задачами настоящей работы являлись: проведение дисперсионного анализа типичных монтмориллонит содержащей и кирпичной глин Оренбуржья; изучение эволюции дисперсного состава в процессе высокотемпературных обжигов (на примере монтмориллонит содержащей глины). Дисперсионный анализ включал оценку долевого распределения объема, площади поверхности и эффективных диаметров частиц минералогического сырья. Актуальность исследований обусловлена необходимостью усовершенствования имеющихся и созданием новых технологий получения керамики с заданными свойствами.

В работе для оценки фракционного состава глины, обожженной при разных температурах и кирпичной глины, использованы ситовый, электрофотоседиментационный методы и метод оптической микроскопии. Экспериментальные исследования проводили с помощью вибросита, фотоколориметра типа КФК-2 и микроскопа МИМ-8.

К сожалению, ситовый анализ (табл.1) не дает достаточно надежных данных о размерах частиц глинистых минералов вследствие агломерации частиц, неизбежной при сухом рассеве, однако, очевидно, что в обеих глинах преобладают две фракции: (0,63-0,16) мм и (0,16-0,04) мм. Распределение частиц по размерам внутри каждой из фракций неизвестно. Для уточнения дисперсного состава частиц в каждой глине использован метод электрофотоседиментации.

Таблица 1. Гранулометрический состав глин

Размеры частиц, мм	1- 0.63	0.63-0.16	0.16-0.04	< 0.04
Содержание (% масс.) в монтмориллонит содержащей глине	1	68	30	1
Содержание (% масс.) в кирпичной глине	16	60	21	3

Метод седиментации основан на законах движения твердых частиц сферической формы в вязкой среде при условии независимости их движения. Если размеры частиц велики по сравнению с молекулами среды и длинами их свободного пробега, а расстояния между частицами и удаление от стенок сосуда значительно больше их размеров, то скорость частицы υ определяется действием силы тяжести и сопротивлением среды, а в итоге, числом Рейнольдса [4]. Наибольшее практическое значение имеет область применимости закона Стокса: Re<0,2, в нашей работе Re