AUGSTTEMPERATŪRAS PORAINA KERAMIKA NO LATVIJAS MINERĀLAJĀM IZEJVIELĀM Māris RUNDĀNS, Ingunda ŠPERBERGA, Gaida SEDMALE Rīgas Tehniskā Univeristāte Latvijas Universitātes 72. Zinātniskā Konference Zemes un vides zinātnes. Ģeoloģija. Rīga - 2014
AUGSTTEMPERATŪRAS PORAINA KERAMIKA NO LATVIJAS MINERĀLAJĀM
IZEJVIELĀM
Māris RUNDĀNS, Ingunda ŠPERBERGA, Gaida SEDMALE
Rīgas Tehniskā Univeristāte
Latvijas Universitātes 72. Zinātniskā Konference Zemes un vides zinātnes. Ģeoloģija.
Rīga - 2014
Ievads
•Visplašāk pielietotā metode ir augsttemperatūras cietfāžu sintēze no dažādiem magnija, alumīnija un silīcija oksīdus saturošiem izejmateriāliem • Latvijā lietderīgāk būtu izmantot šeit vairāk izplatītākās dabas minerālās izejvielas – mālu un smiltis, kas ļautu aizstāt daļu no sintētiskajām izejvielām, vienlaikus samazinot nepieciešamās sintēzes temperatūras;
• Sistēmā MgO-Al2O3-SiO2 esošajām fāzēm piemīt zems termiskās izplešanās lineārais koeficients (TILK), augsta mehāniskā, ķīmiskā un termiskā izturība, labas dielektriskās īpašības. • Kordierīta keramika ar tās zemo TILK (α = 1.8 – 4.0·10-6 K-1) droši iztur asas temperatūras maiņas un ir visnotaļ ugunturīgs materiāls. • Dabiskas izcelsmes magnija alumosilikāti (kordierīts un sapfirīns) ir reti sastopami minerāli, tādēļ šādas kristāliskās fāzes saturošus materiālus jāiegūst sintētiskā veidā.
Materiāli un metodes
• Izejvielas:
– Nīcgales (kvartāra) māls
– Bāles smiltis
– Al(OH)3
– MgCO3
• Kompozīcijas:
• Paraugu sintēze:
• Mufeļkrāsnī, 1200 – 1300 °C, 6 °C/min, tTmax = 3 stundas
• Paraugu analīze:
• RFA (Rigaku Ultima, CuKα starojums, 2θ = 5 – 50, 4°/min)
• Spiedes stiprība (ToniTechnick/ToniTroll Compressive Test Plant)
• Ūdens uzsūce/tilpummasa (ar hidrostatisko svēršanu)
• SEM (Hitachi Tabletop SEM T3000)
SiO2, m% Al2O3, m% CaO, m% MgO, m% FexOy+TiO2,
m%
Na2O+K2O,
m%
51.0 16.5 6.8 2.4 6.3 5.0
№ Māls, m% Smiltis, m% MgCO3, m% Al(OH)3 m%
M = 0 0 44.1 21.5 34.4
M = 18% 18.0 32.7 19.0 30.3
M = 33% 33.0 22.7 17.0 27.3
M = 0 %
M = 18 %
M = 33 %
Tmax = 1300°C Tmax = 1250°C Tmax = 1200°C
RFA 1200°C sintezētiem paraugiem
- kordierīts - kvarcs - špinelis - anortīts - kristobalīts - sapfirīns
M = 0 %
M = 18 %
M = 33 %
RFA 1250°C sintezētiem paraugiem
- kordierīts - kvarcs - špinelis - anortīts - kristobalīts - sapfirīns
M = 0 %
M = 18 %
M = 33 %
RFA 1300°C sintezētiem paraugiem
- kordierīts - kvarcs - špinelis - anortīts - kristobalīts - sapfirīns
M = 0 %
M = 18 %
M = 33 %
M = 0 %
M = 18 %
M = 33 %
Tmax = 1300°C Tmax = 1250°C Tmax = 1200°C
4.77 2.23
7.99 110.39
58.80 1.02
96.71 <5
29.17 1.46
48.14 20.52
0.92 2.46
1.53 390.18
1.16 2.38
1.95 399.35
1.11 2.55
1.79 117.09
- ūdens uzsūce, %
- tilpuma masa, g/cm3
- šķietamā porainība, %
- spiedes stiprība, MPa
1.11 2.35
1.89 153.64
10.39 2.06
16.79 148.45
25.23 1.70
37.94 42.64
Poru struktūras salīdzinājums
M = 18 %
M = 33 %
Tmax = 1300°C Tmax = 1250°C
Secinājumi
• No Latvijas minerālajām izejvielām ir iespējams iegūt gan blīvu, gan porainu kordierīta keramisko materiālu;
• Izmantojot 1/3 nepieciešamo izejvielu aizstāšanu ar Kvartāra mālu iespējams iegūt augsti porainu, praktiski, kristāliski tīru kordierīta šūnveida keramiku;
• Iegūstamā materiāla poru struktūra ir atkarīga ne vien no sastāva, bet arī no maksimālās apdedzināšanas temperatūras.
Paldies par uzmanību!