augsttemperatŪras poraina keramika no ... - geo.lu.lv · augsttemperatŪras poraina keramika no...

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!