STRUCTURIZATION IN CLAY SUSPENSION WITH ADDITIVES

Здоренко Н.М.

Кандидат технических наук, Белгородский инновационно-технологический центр «ТРАНСФЕР»

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В СУСПЕНЗИИ ГЛИНЫ С ДОБАВКАМИ

Аннотация

Приведены результаты исследований влияния комплексных добавок на структурообразование глинистых суспензий. Представлены графики зависимости критической концентрации структурообразования суспензий от концентрации добавок. Выявлено, что наиболее эффективными при малых концентрациях являются комплексы, содержащие оксифенолфурфурольные олигомеры. Показана возможность применения добавок для повышения подвижности глинистой суспензии.

 Ключевые слова: суспензии, комплексная добавка, структуробразование, подвижность.

Zdorenko N. M.

Candidate of Technical Sciences, Belgorod innovative and technological center "TRANSFER"

STRUCTURIZATION IN CLAY SUSPENSION WITH ADDITIVES

Abstract

Results of researches of influence of complex additives on structurization of clay suspensions are given. Schedules of dependence of critical concentration of structurization of suspensions on concentration of additives are submitted. It is revealed that the most effective at small concentration are complexes, the containing oksifenolfurfurolny oligomer. Possibility of application of additives for increase of mobility of clay suspension is shown.

Keywords: suspensions, complex additive, structurization, mobility.

Огнеупорные глины – основное сырье для производства огнеупорных изделий. Применяют такие изделия для футеровки печей различного назначения, емкостей для транспортировки жидкого металла и т.д. Одним из способов изготовления огнеупоров является способ шликерного литья, для которого готовится достаточно подвижная сырьевая смесь. От качества приготовления данной смеси и от количества содержащейся в ней влаги зависят свойства готовых изделий. Получение шликера с минимальной влажностью и достаточной подвижностью достигается путем введения разжижающих добавок. Как показывают исследования [1-6], наиболее эффективным является применение комплексных добавок, содержащих традиционные электролиты, такие как триполифосфат натрия (ТПФН), суперпластификатор С-3, а также оксифенолфурфурольные олигомеры.

Анализ литературных источников [7,8] показал, что при определенном соотношении в суспензиях дисперсной фазы и дисперсионной среды наблюдается резкое изменение физико-химических параметров системы, характеризующее переход системы от свободнодисперсной к структурированной. Графики зависимости физико-химических параметров системы от содержания дисперсной фазы (или дисперсионной среды) в суспензиях глин имеют излом в точке, соответствующей началу структурообразования. Концентрацию дисперсной фазы, при которой наблюдается такой переход, называют критической концентрацией структурообразования (ККС).

Нами было исследовано влияние комплексных добавок на ККС суспензии огнеупорной глины Часов-Ярского месторождения (Донецкая обл., Украина). Данную глину применяют при производстве огнеупоров для разнообразных отраслей народного хозяйства, в металлургической, керамической, цементной отрасли и т.д. Использовали следующие комплексы: ТПФН+С-3, ТПФН+СБ-5 (продукт конденсации кубовых остатков производства резорцина с фурфуролом), ТПФН+СБ-ФФ (продукт конденсации флороглюцина с фурфуролом). Соотношение компонентов в комплексных добавках составляло 4:1 соответственно. В качестве параметра, характеризующего начало структурообразования, использовали предельное динамическое напряжение сдвига τ_0. Готовили суспензии с различным содержанием твердой фазы, определяли τ₀ и по точке излома на кривой зависимости τ₀ от концентрации твердой фазы определяли начало структурообразования.

Влияние содержания комплексных добавок на критическую концентрацию структурообразования представлено на рис. 1.

Рис.1 - Зависимость критической концентрации структурообразования  глинистой суспензии ККС от содержания комплексной добавки С:1 – ТПФН + СБ-ФФ; 2 – ТПФН + СБ-5; 3 – ТПФН + С-3

Как видно из рисунка, глинистая суспензия без добавок имеет значение ККС, близкое к 40%. При введении предлагаемых комплексов происходит значительное повышение значения ККС. Так, введение 0,8% комплекса СБ-ФФ + ТПФН повышает значение ККС с 40 до 67%, комплекса с СБ-5 – до 66%, комплекса, содержащего С-3 – до 64%.

Следует отметить, что при содержании добавок от 0,2 до 0,6%, предлагаемые добавки на основе оксифенолфурфурольных олигомеров более эффективны, что с экономической точки зрения более выгодно, так как эффект может быть получен при небольших расходах добавок.

Повышение значения ККС при введении в суспензию добавок объясняется тем, что на поверхности частиц образуется развитый адсорбционный слой из молекул добавок и молекул воды, что обеспечивает агрегативную устойчивость системы при значительно более высокой концентрации дисперсной фазы.

Таким образом, введение рассмотренных комплексных добавок в глинистые суспензии повышает значение ККС. При этом добавки на основе оксифенолфурфурольных олигомеров более эффективны, чем комплекс на основе С-3, особенно в области малой концентрации добавок. Следовательно, при введении данных комплексных добавок подвижность глинистых суспензий увеличивается, что является немаловажным при производстве изделий литьевым методом.

Список литературы / References

1. Слюсарь О.А., Здоренко Н.М. Модифицирующие комплексные добавки для каолиновых суспензий // Перспективные материалы. –2014. –№ 1. – С. 44-48.
2. Слюсарь О.А., Здоренко Н.М. Новые комплексные добавки для каолиновых масс // Огнеупоры и техническая керамика. – 2013. – № 6. – С. 9-11.
3. Шаповалов Н.А., Слюсарь А.А., Слюсарь О.А Влияние олигомерных электролитов на агрегативную устойчивость и реологические свойства водных минеральных суспензий //Коллоидный журнал. –2006. –Т. 68. –№ 3. –С. 384-390.
4. Слюсарь А. А., Слюсарь О.А., Ефимов К.А. Пластификатор на основе флороглюцина как разжижающая добавка для полиминеральных суспензий // Изв. вузов. Строительство. – 2006. – № 6. – С. 39 – 42.
5. Слюсарь А. А., Слюсарь О.А., Ефимов К.А. Влияние комплексных добавок на подвижность глинистых суспензий // Огнеупоры и техническая керамика. – 2008. – № 11-12. – С. 60 – 65.
6. Слюсарь О. А. Разжижающая добавка для каолиновых суспензий // Строительное материаловедение. Вестник БГТУ В.Г. Шухова – 2003. – №5. – С. 139 – 142.
7. Слюсарь А.А., Слюсарь О.А., Здоренко Н.М. Реологические свойства и критическая концентрация структурообразования суспензий каолина с комплексными добавками // Стекло и керамика. – –  №8. – С.35 - 36.
8. Слюсарь О.А. Влияние добавок на структурообразование дисперсной системы // Новые огнеупоры. – –  №12. – С.32 - 35.

Список литературы на английском языке / References inEnglish

1. Sljusar' O.A., Zdorenko N.M. Modificirujushhie kompleksnye dobavki dlja kaolinovyh suspenzij // Perspektivnye materialy. –2014. –№ 1. –S. 44-48.
2. Sljusar' O.A., Zdorenko N.M. Novye kompleksnye dobavki dlja kaolinovyh mass // Ogneupory i tehnicheskaja keramika. –2013. –№ 6. –S. 9-11.
3. Shapovalov N.A., Sljusar' A.A., Sljusar' O.A Vlijanie oligomernyh jelektrolitov na agregativnuju ustojchivost' i reologicheskie svojstva vodnyh mineral'nyh suspenzij //Kolloidnyj zhurnal. –2006. –T. 68. –№ 3. –S. 384-390.
4. Sljusar' A. A., Sljusar' O.A., Efimov K.A. Plastifikator na osnove florogljucina kak razzhizhajushhaja dobavka dlja polimineral'nyh suspenzij // Izv. vuzov. Stroitel'stvo. – 2006. – № 6. – S. 39 – 42.
5. Sljusar' A. A., Sljusar' O.A., Efimov K.A. Vlijanie kompleksnyh dobavok na podvizhnost' glinistyh suspenzij // Ogneupory i tehnicheskaja keramika. – 2008. – № 11-12. – S. 60 – 65.
6. Sljusar' O. A. Razzhizhajushhaja dobavka dlja kaolinovyh suspenzij // Stroitel'noe materialovedenie. Vestnik BGTU G. Shuhova – 2003. – №5. – S. 139 – 142.
7. Sljusar' A.A., Sljusar' O.A., Zdorenko N.M. Reologicheskie svojstva i kriticheskaja koncentracija strukturoobrazovanija suspenzij kaolina s kompleksnymi dobavkami // Steklo i keramika. – –  №8. – S.35 - 36.
8. Sljusar' O.A. Vlijanie dobavok na strukturoobrazovanie dispersnoj sistemy // Novye ogneupory. – –  №12. – S.32 - 35.