Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ПРИМЕНЕНИЕ КИСЛОТОУПОРНОЙ КЕРАМИКИ В СОВРЕМЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Шишакина О.А. 1 Паламарчук А.А. 1 Кочуров Д.В. 1
1 Владимирский Государственный Университет им. А.Г и Н.Г. Столетовых
В данной работе приводятся сведения подтверждающие, что кислотоупорная керамика очень востребована в современном производстве. Приводятся сведения о том, что кислотоупорными называют специальные керамические изделия, отличающиеся рядом существенных характеристик. В частности, структура таких изделий плотная, они изготовлены из спекшегося материала, имеющего высокий предел прочности. Кроме того, кислотоупорные материалы устойчивы к химическим веществам, обладают отличной газонепроницаемостью. Такие материалы используются в фармацевтической, электрохимической, химической и пищевой промышленности. Керамические изделия с кислотоупорностью отлично противостоят воздействию хлора, кислот и прочих реагентов, поэтому их очень удобно применять в химическом производстве. Среди других значимых преимуществ таких изделий их высокая механическая прочность, низкий коэффициент расширения при колебаниях температуры, высокая плотность, теплопроводность, диэлектрическая прочность и устойчивость к морозу. Одним из наиболее широко применяемых и востребованных в промышленности кислотоупорных материалов является керамическая кислотоупорная плитка. Она используется в промышленности, но не только там, где нужно сопротивление воздействию химических веществ. Из-за рассмотренных выше свойств кислотоупорная плитка может успешно использоваться в цехах или других помещениях с любыми повышенными нагрузками.
кислотоупорная керамика
глина
формование
обжиг
1. Строительные материалы: Справочник/ Под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова. - М.: Стройиздат, 1990. - 567с.
2. Поплавский Ю.В. Технология химического аппаратостроения. – М.: МАШГИЗ, 1961. – 288с.
3. Павлова И.А. Керамические кислотоупорные материалы на основе сырья уральского региона: дис. канд. техн. наук: 05.17.11 / Павлова Ирина Аркадьевна. – Томск, 2010. – 198 с.
4. Хигерович М.И., Байер В.Е. Производство глиняного кирпича. – М.: Стройиздат. 1984. – 96с.
5. Кислотоупорная керамическая плитка: область применения и характеристики – URL: http://zonaplitki.ru/podbor/kislotoupornaya-keramicheskaya-plitka.html (дата обращения: 10.10.2018).
6. Воробьева А.А., Шахова В.Н., Пикалов Е.С., Селиванов О.Г., Сысоев Э.П., Чухланов В.Ю. Получение облицовочной керамики с эффектом остекловывания на основе малопластичной глины и техногенного отхода Владимирской области // Стекло и керамика. 2018. №2. С. 13-17.
7. Современные сферы применения кислотоупорной плитки – URL: http://www.himsnab71.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=177%3A2013-07-12-07-28-46&catid=3%3A2010-08-04-13-16-26 (дата обращения: 10.10.2018).
8. Виткалова И.А., Торлова А.С., Пикалов Е.С., Селиванов О.Г. Использование отходов, содержащих тяжелые металлы, для получения кислотоупорной керамики с эффектом самоглазурования // Экология промышленного производства. 2018. № 2. С. 2-6.
9. Кислотоупорные керамические изделия – URL:https://www.kazedu.kz/referat/84568/7 (дата обращения: 10.10.2018).
10. Сухарникова М.А., Пикалов Е.С. Исследование возможности производства керамического кирпича на основе малопластичной глины с добавлением гальванического шлама // Успехи современного естествознания. 2015. № 10. С. 44-47. - URL: https://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35648 (дата обращения: 10.10.2018).

Введение

Современная промышленность – это не только использование новейших технологий, но и вредное производство, на котором используются агрессивные среды и материалы. От прямого контакта с ними страдают люди, поверхности стен и пола. Именно для их сохранности и увеличения срока службы используют клинкерную кислотоупорную керамику.

Кислотоупорная керамика является наиболее дешевым и устойчивым против коррозии материалом, поэтому в настоящее время из нее изготавливают самые различные детали аппаратов, предназначенных для химически активных веществ, таких, как хлор, соляная кислота, уксусная кислота и ряд других [9].

К кислотоупорным керамическим изделиям относят: кислотоупорный кирпич марок 150 – 250 кислотостойкостью не менее 92 – 96 %, водопоглощение не более 8 – 12 %, термостойкостью не менее двух теплосмен; плитки кислотоупорные и термокислотоупорные марки 300 кислотостойкостью 96 – 98 %, водопоглощением не более 6 – 9 %, теплостойкостью не менее двух – восьми теплосмен; трубы и фасонные части к ним марок 300 – 400 кослотостойкостью не ниже 97 – 98 %, водопоглощением не более 3 – 5 % [4].

Кислотоупорная плитка обладает уникальными качествами. Она способна выступать в роли надежной защиты поверхностей от их взаимодействия с химически активными агрессивными составами и дает стойкую защиту от повышенных температур. Такую плитку довольно часто используют при необходимости отделки конструкций, которые находятся в условиях постоянных температурных перепадов. Применять этот материал можно как в бытовых, так и производственных помещениях, где стены или пол могут контактировать с агрессивными средами [8].

Кислотоупорная плитка незаменима для использования в следующих областях:

- Промышленные помещения. К облицовке которых, предъявляются повышенные требования по химической стойкости, прочности, истираемости, воздействию высоких или низких температур и морозоустойчивости. Учитывая возможные механические нагрузки и большой вес установленного оборудования и механизмов, толщина применяемой плитки должна быть достаточной- на предприятиях пищевой, легкой промышленности;

- Химические лаборатории;

- Предприятия пищевой промышленности. Мясоперерабатывающие цеха, цеха по выпуску молочной продукции, кухни столовых и ресторанов эксплуатируются в довольно жёстких условиях. Агрессивная среда, большие механические нагрузки, повышенная влажность, действие высоких или низких температур, обуславливает использование при отделке помещений кислотоупорной керамики;

- Используется в помещениях электростанций (реакционные башки и абсорберы; туриллы для конденсации, абсорбции, вакуума, давления и других целей; нутчи, холодильники, сосуды, трубы кислотоупорные; змеевики, эксгаустеры, насосы, различная запорная арматура и др.), включая АЭС;

- Фармацевтическая промышленность;

- Текстильная промышленность;

- Бумажно-целлюлозная промышленность;

- В складских помещениях, на погрузо-разгрузочных площадках;

- На станциях техобслуживания, автомобильных заправках [1,5].

Помимо использования в промышленных помещениях на заводах, фабриках, незаменимой является кислотоупорная керамика при отделке жилья. Затраченные средства на облицовку помогут, сохранить отделку стен кухни, где традиционно повышенная влажность и перепад температур. Керамика, применяемая на промышленных предприятиях и производствах, отличается от плитки, используемой в быту.

Сырьевые материалы для производства кислотоупорной керамики.

В качестве исходного материала для изготовления кислотоупорных керамических изделий служат смеси неорганических веществ, состоящие из глины, шамота и флюсов. В отдельных случаях в состав исходной сырьевой смеси (шихты) дополнительно вводят некоторые оксиды, позволяющие повысить химическую и термическую стойкости, а также другие эксплуатационные свойства изделий [8].

Главной составной частью шихты является глина, представляющая собой смесь природных водных силикатов глинозема. Глина при замешивании с водой образует пластическое, поддающееся формовке тесто, которое при высыхании сохраняет приданную ему форму, а после обжига приобретает высокую прочность и твердость. Для кислотоупорной керамики применяют тугоплавкие и огнеупорные глины, имеющие большой интервал температур между спеканием и плавлением [2].

Для придания керамике плотности и механической прочности в состав сырья добавляют связующие вещества, в качестве которых применяют полевые шпаты, дунит, ортоклаз, альбит и др.

Понижение пластичности глиняной массы, а тем самым уменьшение усадки при обжиге, достигается путем введения в сырье шамота, представляющего собой глину, отожженную при высоких температурах (1250-1280° С) и затем измельченную до порошкообразного состояния [4].

При производстве кислотоупорных изделий должны быть исключены примеси карбонатов, серного колчедана и гипса, которые понижают химическую стойкость, а соответственно и кислотоупорность.

В тоже время, чтобы плитка лучше спекалась вводится специальная добавка-плавень [6, 10]. Такая добавка вызывает сложные процессы плавления от изменения концентрации вакансии в анионно-катионной подрешетке кристалла, до образования эвтектического расплава, что в свою очередь и вызывает быстрое спекание «пирога».

Изготавливается кислотоупорная керамика по ГОСТ 961-89, который предъявляет особые требования к кислотоупорным и термокислотоупорным материалам.

Технология производства кислотоупорных керамических изделий.

Процесс изготовления кислотоупорных керамических изделий в основном состоит из следующих операций:

  1. Добыча сырьевых материалов, изучение их состава и свойств, очистка от примесей и подготовка к производству. Подготовка к производству заключается в дроблении, помоле, просеивании, подсушке и т.д. в зависимости от принятой технологической схемы производства изделий;
  2. Составление керамических масс. Этому предшествует лабораторное опробирование сырьевых материалов, расчет или подбор состава масс и лабораторное испытание их для изготовления изделий. Составление производственных масс состоит из весовой дозировки сырьевых материалов, смешивания их, домола, увлажнения, тщательного перемешивания для придания массе полной однородности;
  3. Формование керамических изделий. Основными способами формования керамических изделий являются: метод пластического формования; литье, полусухое прессование.

При формовании изделий пластическим способом используют керамическую массу влажностью 22-24%, формирование производится на станках-автоматах или полуавтоматах. При этом способе керамическую массу помещают на дно формы и раскатывают шаблоном, в зазоре между формой и шаблоном образуется изделие.

Способ литья предполагает применение керамической массы (шликера) влажностью 32-36% (сметанообразная консистенция), которая заливается в пористые гипсовые или поливинилхлоридные формы [7].

Для плоских изделий несложной формы используют способ полусухого прессования. Керамическая масса при этом имеет остаточную влажность 2-3%, прессование проводят в металлических формах. Преимуществами данного способа являются увеличение скорости выработки и сокращение затрат энергоносителей (исключаются процессы сушки и правки), но используют его для ограниченного числа видов изделий: тарелки мелкие, блюдца и т. п.;

  1. Сушка полуфабриката и дополнительная отделка изделий в сухом состоянии;
  2. Окончательно керамика образуется в процессе обжига. Различают два вида обжига: утельный и политой. Утельный обжиг предшествует глазурованию, при этом формируется черепок, устойчивый к размоканию. Политой обжиг проводят после глазурования с целью формирование структуры глазури [3].

Заключение

Таким образом, кислотоупорная керамика отличается своими преимуществами и недостатками, которые определяют области ее применения.

К достоинствам кислотоупорной керамики относятся:

- высокие прочностные характеристики и долговечность даже под постоянным воздействием кислот и щелочей;

- высокий уровень влагостойкости, кислотоупорная керамика не боится воды любой температуры;

- экологичность, в состав материала не входят вредные добавки, поэтому не редко кислотоупорную плитку можно встретить в медицинских, учебных заведениях;

- матовое покрытие плитки увеличивает степень безопасности, это еще один повод использовать ее на промышленных предприятиях и в химических лабораториях;

- способность выдерживать большие весовые, механические нагрузки;

- морозостойкость;

- пожароустойчивость;

- простота обслуживания, плитка не требует особого ухода.

При всех положительных свойствах у кислотоупорной керамики есть такие недостатки как:

- высокая цена;

- следует также отметить ограниченный выбор дизайнерских решений и узкую цветовую гамму изделий, но для промышленных предприятий это не является решающим фактором [5].


Библиографическая ссылка

Шишакина О.А., Паламарчук А.А., Кочуров Д.В. ПРИМЕНЕНИЕ КИСЛОТОУПОРНОЙ КЕРАМИКИ В СОВРЕМЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 6.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=19251 (дата обращения: 19.06.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252