Визначення параметрів випалу модельних зразків на основі керамічних мас з органовмісними домішками різної температури початку загорання

Мета роботи: отримати експериментальні параметри випалу керамічних мас з домішками. Набути навичок проведення тепло-технологічних досліджень керамічних мас з визначенням енергетичної ефективності випалу виробів з органовмісними домішками.

Основні відомості

Випал кераміки будівельного призначення найбільш складний та енергоємний процес виробництва, в якому формуються експлуатаційні показники продукції.

Використання органовмісних домішок в складі керамічних мас започатковано з метою утилізації органовмісних відходів промисловості, зменшенню витрат глинистої сировини на виробництво продукції, економії витрат технологічного палива при випалі.

Особливості процесу горіння органічної компоненти керамічної маси зводяться до наступного:

- При низьких температурах (до 600 °С) керамічні маси виявляють значний каталітичний вплив на процес згорання, а ступінь впливу залежить від хімічного складу цих мас та ступеню поризації поверхні керамічного напівфабрикату.

- Каталітична активність керамічних мас значно збільшується зі збільшенням концентрації заліза.

- Оксиди калію та алюмінію теж збільшують активність каталізатора на процес згорання органіки.

Інтенсифікація процесу згорання досягається не тільки шляхом каталітичного впливу поверхні, але й шляхом активації органічної складової домішок. Велике значення на швидкість згорання органіки в глинистій масі та повноту її вигорання має товщина та газопроникність шару напівфабрикату, вид органіки (вигоряючої компоненти), її концентрація в керамічній масі та температурний режим випалу.

В процесі випалу кераміки з органовмісними домішками у масі виробу в області низьких температур (до 600°С) починається окислення органіки з низькою температурою згорання (гумус, відходи деревообробки, відходи паперового виробництва та інші).

В області температур більше 700 °С починається виділення летких та їх окислення на поверхні напівфабрикату. Поступово зона згорання починає заглиблюватись в масу і процес горіння (швидкість та повнота згорання) залежать від швидкості дифузії кисню в зону горіння, та концентрації органіки в масі.

Швидкість згорання з ростом температури випалу спочатку зростає, а потім знижується. Збільшення швидкості і згорання органіки за збільшенням температури випалу протікає до появи рідкої фази. За рахунок пришвидшення реакцій, збільшення пористості керамічної маси. Поява рідкої фази погіршує умови описання органіки та веде до її повного затухання.

Таким чином, температурний режим випалу необхідно будувати в зоні температур до появи рідкої фази, яка у глин різного мінералогічного складу має різний температурний рівень.

Практично, зона догорання органіки на (60-100) ⁰С нижча рівня максимальної температури ізотермічної витримки.

Методика виконання роботи

Висушені до постійної ваги й визнані придатними зразки обміряють штангенциркулем з точністю до 0,1 мм для визначення повітряної усадки й направляють на випал. Обпалюють лабораторні зразки в лабораторній печі (див. рис.).

Температурний режим випалу фіксується хромель-алюмелевими термопарами (Ø0,3 мм). У зразках сверлять отвір, призначений для установки термопари, що вимірює температуру усередині зразка. У печі також установлюють термопару, що вимірює температуру середовища. При досягненні в печі заданої температури, прогрівають зразки до сталої температури усередині зразка й середовища печі. Термін витримки залежить від щільності і садки зразків в робочому каналі печі і становить (40-50) хв. Потім нагрів печі відключаємо. Охолодження зразків відбувається разом з охолодженням печі.

 

Рис. – схема лабораторної печі:

1 – ЛАТР; 2 – піч; 3 – зразок; 4 – термопари; 5 – перемикач; 6 – вимірювальний прилад.

Результати вимірювання заносять до протоколу. Зміну температури печі фіксують кожні 5 хв. та заносять в таблицю.

Δ , хв	Е.Р.С. термопар печі, мВ	t, °C печі	Е.Р.С. термопар зразка, мВ	t, °C зразка	tх.с., навкол. середов.

 

Обов’язково записують дату (хвилини, години, число, місяць та рік) початку та закінчення роботи.

Після обробки експериментальних даних побудувати графік зміни температури в печі t_п= f() та в матеріалі t_м= f(). Виконати аналіз даних та зробити висновки по роботі.

Контрольні питання

1. Які особливості випалу кераміки, якщо в складі керамічної маси знаходиться органовмісні відходи?

2. Від чого залежить інтенсивність вигорання органовмісних домішок у напівфабрикаті керамічного виробу?

3. Яка мета роботи?

4. Які відходи мають низьку температуру згорання?

5. Які органовмісні відходи мають температуру згорання 650-750 ^ОС?

6. Чому максимальна температура вигорання органічної компоненти керамічної маси нижча від температури ізотермічної витримки та на яку величину?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 6