Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир Хана
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЧ ПОЛЯ НА ЧАГАНСКИЕ СУГЛИНКИ
Нургалиева К.К., Бердинский В.Л., Сокабаева С.С.
г. Уральск
Основным направлением современного развития отечественной керамической промышленности является переход на ресурсо- и энергосберегающее производство керамики нового поколения, отличающихся высоким уровнем собственных эксплуатационных свойств и обеспечивающих повышение качества продукции потребляющих отраслей.
Несмотря на увеличение в общем объеме современных керамических материалов доли керамики из синтетического сырья, до сих пор для ряда таких традиционных керамических материалов важнейшее значение имеет глинистое сырье. Особенностью современной отечественной базы керамического сырья является истощение общих запасов высококачественных глин и каолинов, что обусловливает вынужденное вовлечение в производство низкосортных местных глинистых пород, достаточная обеспеченность которыми определяет, в целом, их важность для развития производства керамики.
Особую актуальность приобретают вопросы расширения областей использования природного силикатного сырья в производстве керамических материалов. керамика энергосберегающий качество эксплуатационный
Решение указанных проблем может быть обеспечено в результате внедрения новых технологий синтеза керамических материалов.
Одним из перспективных технологических направлений, как отмечает бюро по наилучшим доступным технологиям при Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии, является СВЧ технология.
В качестве исследуемого материала было выбрано два вида сырья: Чаганский суглинок и стеклопорошок с химическими составами, представленными в таблицах 1 и 2. Суглинок Чаганский - почва с преимущественным содержанием глины и значительным количеством песка из реки Чаган, которая протекает в Оренбургской области России и в Западно-Казахстанской области. Стеклопорошок, представляющий собой полученный методом измельчением боя тарных стекол или стеклоотходов следующего состава.
Таблица 1 - Химические составы глинистых материалов
|
Наименование сырья |
Содержание оксидов, мас% |
|||||||||||||
|
SiO2 |
Al2O3 |
TiO2 |
CaO |
MgO |
Fe2O3 |
P2O5 |
F |
SO3 |
CO2 |
Na2O |
K2O |
п.п.п. |
||
|
Суглинок Чаганский |
51.29 |
12.1 |
- |
11.9 |
2.08 |
4.8 |
- |
- |
2.4 |
- |
3.57 |
- |
11.6 |
|
|
Стеклопорошок |
67-73 |
3.2-10 |
6.5-6.9 |
4.3-5.1 |
0.1-1.5 |
14-14.3 |
Таблица 2 - Пластичность глинистых компонентов
|
Наименование глин |
Числопластичности |
Классификация по ГОСТ 9169-75 |
|
|
Суглинок Чаганского месторождения |
11,5 |
умеренно-пластичный |
Из таблицы 1 следует, что исследуемые суглинки не содержат диоксида титана TiO2, способного образовывать широкозонный полупроводник, но содержат значительное количество парамагнитных окислов железа Fe2O3, способных поглощать энергию СВЧ поля.
Сырьевые материалы для эксперимента сначала высушивались и размалывались в лабораторной шаровой мельнице до удельной поверхности 1300-1500 г/см 2. Затем компоненты отвешивались в нужных количествах и насухо перемешивались. После чего в сухую смесь добавлялась вода. Из полученной смеси изготовлялись гранулы 20-30 мм. Исходный вес образцов 125-150 грамм.
Для эксперимента использовалось микроволновая печь марки Samsung M1712NR, мощностью 600 Вт. В объеме СВЧ печи создавалось неоднородное электромагнитное поле с частотой 2,450 ГГц. Для устранения эффектов неоднородности поле использовалось вращение стеклянного диска с диаметром 27см. В различных экспериментах время обработки составляло 5,10 и 20 минут.
За время происходило уменьшение массы образцов. Результаты экспериментов приведены в таблице 3.
Таблица 3- Результаты эксперимента
|
Образец |
t, мин |
N, Вт |
m1, гр |
m2, гр |
?m, гр |
% |
|
|
Глина |
5 |
600 |
133 |
116,8 |
16,2 |
12,18 |
|
|
10 |
152,4 |
130,4 |
22 |
14,43 |
|||
|
20 |
126,4 |
107,3 |
19,1 |
15,11 |
В дальнейшем обработке изменение массы не происходило, однако температура образцов повышалось и достигало значений Т > 8000С. Доказательством высокой температуры образцов служит плавление стеклянного диска, на котором находились образцы.
Результаты эксперимента, свидетельствуют о принципиальной возможности сушки керамических изделий СВЧ излучением. Полученные данные, подтверждают, что существует принципиальная возможность сушки СВЧ излучением, которое значительнее менее энерго- затратное, SСВЧ/SТР=0.75Ч10-2. Процесс спекания не происходит, потому что температура не поднимается выше 180 °С.
В результате проведения экспериментальных исследований по взаимодействию СВЧ излучения сырья: суглинка Чаганская и стеклопорошка, где получены оригинальные эксклюзивные результаты, для анализа и интерпретации которых потребуется комплекс новых экспериментальных исследований.
Список литературы
1. Ашмарин, Г.Д. Влияние порового пространства на прочностные характеристики керамики / Г.Д. Ашмарин., А.М. Салахов., Н.В. Болтакова., В.П. Морозов., В.Н. Геращенко., Р.А. Салахова // Стекло и керамика. - 2012 г. - № 8 - С. 23-25.
2. Воловичева, Н.А. Сорбционные свойства литиевых форм монтмориллонит содержащих глин:диссертация... кандидата технических наук: 02.00.11 / Н.А Воловичева; [Место защиты: Белгород.гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова].- Белгород, 2009.- 147 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/89
3. Илхомжонович, Т.Ж. Получение композиционных материалов на основе акриловой кислоты и исследование/ Т.Ж. Илхомжонович// СПб Наука.-2011.-№5-С. 122-133
4. Каныгина, О.Н. Дисперсионный анализ монтмориллонит содержащей глины Оренбужья/ О.Н. Каныгина., О.С. Кравцова., И.Н. Анисина., А.Г. Четверикова., Е.В. Сальникова., Т.М. Достова., А.А. Ткаченко// Вестник ОГУ. - 2012 г.-№12.-С.393-395
5. Анисина, И.Н. Аспекты активирования кремнеземистой керамики из монтмориллонит содержащей глины/ И.Н. Анисина., А.Г. Четверикова., О.Н. Каныгина// Вестник ОГУ. - 2012. - № 4. - С. 170-174.
6. Горшков, B. C. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений/В.С Горшков В.С., Федоров Н.Ф.,//М.: Высш. шк. - 1988. - 400 с: ил.
7. Каныгина, О.Н. Высокотемпературные фазовые превращения в железосодержащих глинах/ О.Н. Каныгина., А.Г. Четверикова., Д.А. Лазарев., Е.В. Сальникова//Вестник ОГУ.-2011. - № 12.- С.393-395
8. Бобкова, Н.М. Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных материалов/ Н.М. Бобкова//Минск: Высшая школа, 1987. - 288 с
9. Покидько, Б.В. Адсорбционное модифицирование слоистых силикатов для получения полимер-силикатных нанокомпозитов Дис. канд. хим. наук: 02.00.11 Москва, 2004 117 с. РГБ ОД, 61:05-2/54
10. Камалов С.А., Ли К.А. География размещения месторождений природных ископаемых Уральской области и их народнохозяйственной применение. - Уральск, 1992. - 139 с.