Studying the physicochemical regularities in the color- and phase formation processes of clinker ceramic materials

Abstract

Представленi результати комплексних дослiджень, спрямованих на розробку рецептурно-технологiчних параметрiв отримання об'ємно забарвлених клiнкерних керамiчних матерiалiв широкої кольорової гами. Доведена можливiсть отримання керамiчного клiнкеру при використаннi полiмiнеральної глинистої сировини за температури 1,000 °С. Показана доцiльнiсть замiни у складi мас високовартiсних керамiчних пiгментiв техногенними матерiалами, що мiстять оксиди металiв змiнної валентностi: вiдходами видобування лужно-земельних сiєнiтiв, збагачення пегматитiв та виробництва феротитанових сплавiв. Це вiдкриває перспективи для зниження собiвартостi виробництва клiнкерних керамiчних виробiв. Дослiджено вплив складу сировинних композицiй на процеси кольоро-та фазоутворення керамiчного клiнкеру залежно вiд характеру пiчної атмосфери. Встановлено, що забарвлення клiнкерної керамiки в коричневий колiр в умовах окислювального випалу обумовлено наявнiстю фаз гематиту α-Fe 2 O 3 та Mn 2 O 3. При випалi у вiдновлювальному середовищi вироби набувають кольору вiд темно-коричневого до чорного за рахунок утворення магнетиту Fe 3 O 4 та гаусманiту Mn 3 O 4. Теракотовий колiр виробiв обумовлений наявнiстю фаз гематиту та геденбергiту CaFeSi 2 O 6. Умовою отримання клiнкерної керамiки жовтого кольору є обмеження у складi вмiсту Fe 2 O 3 до 3 мас. % та наявнiсть рутилової фази TiO 2. Проiлюстровано вплив на характеристики колiрностi клiнкерної керамiки сумарного вмiсту оксидiв металiв змiнної валентностi Σ(Fe 2 O 3 +FeO+MnO+Mn 3 O 4). Визначено спiввiдношення фазоутворюючих оксидiв (Fe 2 O 3 +Mn 2 O 3)/(FeO+Mn 3 O 4), Fe 2 O 3 / (Al 2 O 3 +CaO) i TiO 2 /(Al 2 O 3 +CaO) та встановленi межi їх варiювання, що забезпечують формування кольоротвiрних фаз, вiдповiдальних за отримання виробiв бажаного кольору в умовах окислювального i вiдновлювального випалу Ключовi слова: клiнкернi керамiчнi матерiали, полiмiнеральнi глини, техногеннi матерiали, iнтенсифiкатори спiкання, кольоротвiрнi фази

Peculiar Features of Formation of the Phase Composition of Black Clinker Ceramics

“…The phase composition of black ceramic bricks after sintering (Fig. 4) is represented mainly by quartz SiO 2 , microcline KAlSi 3 O 8 , mullite Al 6 Si 2 O 13 , residues of biotite K(Mg, Fe) 3 [Si 3 AlO 10 ][OH, F] 2 , as well as hematite α-Fe 2 O 3 and hausmannite Mn 3 O 4 , which is consistent with the studies' results [13]. Unlike low-temperature porcelain [14], clinker ceramics contains only small amounts of mullite, but its presence indicates the completeness of the sintering process.…”