Приготвяне на леярска маса (шликери) при производството на порцеланови и фаянсови изделия
Приготвяне на леярска маса (шликери) при производството на изделия от порцелан и фаянс
Свойства на приплъзване. Слипът е стабилна суспензия, състояща се от фино диспергирана (твърда), дисперсна (течна) и газообразна фази. Шликерът е предназначен за производство на изделия чрез отливане в гипсови форми. Трябва да отговаря на следните изисквания: да има зададен химичен и минералогичен състав, да има необходимата подвижност (течливост) с минимално водно съдържание, да има минимална сгъстеност, да не съдържа газови мехурчета и да не се пени при леене; да са устойчиви на разслояване при дългосрочно съхранение; имат висока филтрираща способност за бързо образуване на стената на продукта върху повърхността на гипсовата форма; осигуряване на достатъчна здравина на продуктите след леене и сушене; имат свиването, необходимо за изваждане на продуктите от формата за възможно най-кратко време, без напукване.
Повърхността на частиците на твърдата фаза е електрически активна, способна да привлича и след това да адсорбира йони от дисперсионната среда. Най-активна е глинената частица. Имайки отрицателен заряд на повърхността си, което създава около себе си силово поле, глинената частица в чиста вода адсорбира своите молекули, които с положителните си страни са ориентирани в силовото поле към отрицателния заряд на повърхността на глинената частица. Така се образува мономолекулен и след това полимолекулен слой от ориентирани водни молекули (солватна обвивка). Тази вода се задържа на повърхността на глинестите частици под въздействието на нейното електрическо поле и се нарича силно свързана вода. В слой с дебелина до 5 µm той не се подчинява на законите на хидростатиката, плътността му достига 1,28–
1,4 g/cm3 (за каолини 1,065, forглина 1,114 g / cm3) поради факта, че водата е в компресирано състояние под налягане до 300 MPa. Топлинният капацитет на силно свързаната вода е само 29,3 kJ / kg-deg, а точката на замръзване пада до -70 ° C. Силно свързаната вода не разтваря веществата, въведени в плъзгача, и няма електрическа проводимост.
При реални условия, в системата глина - вода, последната винаги има йони на разтворени соли, чиито катиони, имайки своите водни обвивки, могат да заменят водородните йони на солватните обвивки на глинести частици, образувайки сорбиран комплекс около тях. Количеството на сорбираните катиони зависи от природата на глините, като е постоянна стойност за всяка глина и се изразява в милиграм еквиваленти на 100 g суха глина (каолинът има около 6, огнеупорните глини имат около 14, а бентонитите имат около 60). Според степента на активност в процесите на обменна адсорбция катионите се подреждат в редица:
Колкото по-големи са водните обвивки на катионите, толкова по-малък е радиусът на катиона (Li-120, Na-66, K-16 водни молекули).
Тъй като глинената частица се отдалечава от повърхността, влиянието на нейното електрическо поле отслабва, водните молекули придобиват възможност за известно движение. Това образува дифузен слой, в който водата е хлабаво свързана с глинестите частици. Колкото по-активни са йоните, толкова по-големи са дифузните водни черупки, толкова повече вода те абсорбират от плъзгача. Получените водни обвивки около глинестите частици на плъзгача и техният електрически заряд предотвратяват слепването на частиците (коагулация).
Чрез регулиране на дебелината на водните черупки е възможно, без да се променя влажността, да се втечни или коагулира кашата. Водата, която не е свързана с глинести частици и запълва обема между тях, се нарича свободна вода - вода за втечняване. Подчинява се на законите на хидростатиката. По този начин ще има вода във фиша: солватни черупки,дифузни черупки, свободни.
Чрез регулиране на съотношението на тези форми на вода в шликера, те влияят върху неговия вискозитет и други важни свойства чрез добавяне на електролити в количество от 0,02-0,5% от сухото тегло: разтворимо стъкло, сода, екстракт от танин, танин, натриева пирофосфорна киселина и други, както и комбинирани.
Влиянието на електролитите върху състоянието на приплъзването е възможно в три посоки. Стабилизирането на суспензията се постига, когато електролитът се въведе в количество, по-малко от необходимото за пълното насищане на адсорбционния комплекс, т.е. пълното заместване на абсорбираните катиони с натриеви катиони на електролита. Настъпва дефлокулация, част от водата, механично уловена от глинените агрегати, се освобождава, количеството на свободно свързаната вода се увеличава,
въпреки че втечняването все още не е настъпило. На този етап електролитите допринасят за стабилизирането на суспензията.
Втечняването на приплъзването възниква при по-нататъшно добавяне на електролит поради намаляване на дисоциацията на абсорбирания натрий. Дебелината на дифузните черупки намалява и част от слабосвързаната вода преминава в свободна вода, която разрежда кашата.
Удебеляването на шликера се получава при по-нататъшно увеличаване на количеството електролит в шликера поради факта, че изтънените водни черупки не могат да предотвратят приближаването на глинестите частици. Получените агрегати улавят част от свободната вода и вискозитетът на приплъзване се увеличава. Всеки електролит има своя собствена инфлексна точка на кривата на разреждане. Когато електролитът се въвежда в количества, малко по-малки от необходимите за максимално разреждане, суспензията придобива най-добри технологични свойства.
Приготвеният лист, когато се държи в спокойно състояние, се сгъстява, а при разклащане или енергично разбъркване, както и свибрация, излагане на ултразвук отново се втечнява (без добавяне на вода). Това удебеляване се нарича тиксотропно втвърдяване. Това се обяснява с факта, че количеството, например Ca2+ и Mg2,+ катиони, които не са влезли в комбинация с електролитни аниони, се натрупва в системата, отнема част от свободната вода в нейните хидратационни черупки, което води до сгъстяване на приплъзването. В този случай Na+ катионът със своите солватни обвивки е прикрепен към глинената частица, което допринася за намаляване на нейната подвижност.
С увеличаване на обвивката на слабо свързаната вода, частиците се свързват помежду си само с горните слоеве на водните обвивки и кашата се сгъстява.
Способността на глинената суспензия спонтанно да възстановява нарушената структура и да се втвърдява без промяна на влажността е важно свойство на кашата. Способността за повторно втечняване показва, че частиците не се уголемяват, както при коагулацията, а само се слепват.
Вискозитетът на шлифа трябва да осигури пълно запълване на гипсовата форма, да даде бърз набор от маса по стените му.
Вискозитетът на шликера се регулира от съотношението на дисперсната и дисперсната фази (T:W), естеството на въведените добавки и температурата. С увеличаване на съотношението T:L вискозитетът на плъзгача нараства бавно, а при достигане на определена стойност стойността му рязко нараства.
За да се осигури възможно най-голям диапазон на минималния вискозитет на шликера и да се стабилизират неговите свойства, към него се добавя смес от електролити - сода каустик (0,1-0,3%) и течно стъкло (0,3-0,5%).
Течливостта е реципрочната стойност на вискозитета. Стойността на потока се определя с вискозиметър с дренажен отвор с дължина 10 mm с горен диаметър 8 и долен диаметър 6 mm. Течливостта се определя от времето, необходимо на 100 ml плъзгач да премине през отвора.
Приложениеразреждащи електролити освобождава значително количество дифузна вода и я превръща в свободна вода. Това увеличава мобилността, течливостта и свойствата на леене на шликера при ниска влажност. Високата способност за разреждане на разтворимото стъкло (Na2 SiO3 * H 2 O) също се дължи на образуването на колоидна силициева киселина поради хидролитичното й разлагане във вода. Колоидната силициева киселина се адсорбира от повърхността на глинестите частици и значителна част от освободената в този случай вода разрежда суспензията.
Границата на провлачване и коефициентът на тиксотропия са в пряка зависимост от концентрацията на електролита. Границите на провлачване се характеризират със серията
За поддържане на течливост при ниска влажност, например, фаянс, се препоръчва да се използва смес от водно стъкло, натриев триполифосфат и органосилициева течност, съответно като разредител, въведени в следните количества: 0,035-0,06; 0,065-0,035 и 2 - 3, ускоряващи плъзгащата коагулация. Въздухът в фиша също оказва негативно влияние върху свойствата му. В шликера въздухът (2–2,5% от обема) се разделя на адсорбирани от твърди частици, задържани от хидрофобни зони на твърдата фаза (микродисперсен въздух) и механично уловен по време на подготовката на шликера и смесване (микродисперсен въздух), разтворен в течната фаза. Вакуумирането на кашата насърчава отстраняването на въздуха от нея. Суспензията се вакуумира при разреждане от 40 до 61,2 MPa.