Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Св=1—С„; (18)
- Сшк=1_ п„. (19)
Показатель кинетически свободной дисперсионной среды Сщ,к определяет долю жидкости, участвующей в движении и обеспечивающей подвижность системы. Разница в показателях Ст и Ся1 показывает суммарную долю физически и химически связанной дисперсионной среды (С/), т. е.
С/ —'Ст к. (20)
Последняя может быть названа кинетически связанной дисперсионной средой.
Все факторы, определяющие плотность упаковки массы при литье (дисперсность, зерновое распределение, стабилизация, коагуляция, целый ряд технологических параметров), таким же образом определяют и величины Стегнем», Сшк. Повышение /гул, массы при литье яри равной концентрации суспензии приводит к такому же понижению п„ и, соответственно, повышению доли кинетически свободной дисперсионной среды Ст к.
42
На рис. 9 показана номограмма, связывающая показатели Стк, Пг>, Свсги и Cv суспензий. С помощью этой номограммы можно выполнять следующие операции: по известным С„ и Сосгп находить гг» и Сшк, по известным С и пу (или Сшк) находить С» Сг«, по известным Сш см и я« (или СфК) находить С„. Для нахождения я» (или СшК), например, необходимо из оси С„ провести пер-
Рис. 9. Взаимосвязь между показателями объемного содержания, кинетически свободной дисперсионной среды, относительной степени концентрации, 'критической объемной концентрации твердой фазы и объемного содержания твердой фазы суспензий:
1—3 — области указанных соотношений для суспензий кварцевого стекла, полученных различными методами: двустадийиым, суспендщроаания, а также с последующим насыщением (/); одностадийным (2); одностадийным с насыщением (3)
пендикуляр до пересечения с наклонной линией с соответствующим значением Cent- Из точки пересечения проводится перпендикуляр к осям nv (или Сw к), который и показывает искомые величины. Номограмма имеет общий характер для всех суспензий: все величины на ней безразмерны.
43
Там же приведены области указанных величин для суспензий кварцевого стекла, полученных различными методами.
Мокрое измельчение кварцевого стекла (одностадийный метод получения суспензий)
Сущность одностадийного метода
С целью значительного сокращения общего цикла измельчения и получения высококонцентрированных суспензий был разработан и изучен способ одностадийного мокрого измельчения 'кварцевого стекла [51, 73]. Благодаря этому предоставилась возможность, исключая операцию сухого измельчения, получить предельно концентрированные (с влажностью вплоть до 11%) суспензии, позволяющие после их стабилизации достичь высокую степень упаковки твердого вещества в отливке. Сущность данного метода заключается в следующем. Предварительно дробленое кварцевое стекло без промежуточного сухого измельчения подвергается непосредственно мокрому помолу в шаровой мельнице для получение суспензии.
В связи с этим характерной особенностью мокрого 1 измельчения кварцевого стекла является совмещение в одном агрегате (шаровой мельнице) процессов как ] дробления, так и тонкого измельчения. Исходный материал для помола — бой кварцевого стекла в виде трубок с максимальным размером (по длине) до 50—70 мм на первой стадии измельчения (обычно 1—2 ч) дробится до размеров, не превышающих 1—2 мм, и в дальнейшем происходит тонкий помол. Материал по мере измельчения постепенно переходит из круп но кускового в состояние суспензии, при этом плотность собственно суспензии воз-0 растает и приближается к рассчитываемой. Находящаяся в начальный период помола в мельнице вода, рассчн-, тайная для достижения определенной плотности суспензии, является вначале избыточной, так как материал находится в виде крупных кусков. Постепенно, по мере измельчения материала, вода идет на смачивание вновь образующейся при помоле поверхности. При этом за счет образования кремнекислоты суспензия несколько разжижается (понижается ее вязкость).
Учитывая, что плотность суспензии в процессе из-
44
мельчания возрастает, «мелющая способность» или эффективная плотность мелющих тел, выражаемая разностью в плотности мелющих тел (рм.т) и суспензии ре, т. е.
Др = Рм.т-Рс (21>
постепенно уменьшается. Кроме того, по мере увеличения плотности (а следовательно, и вязкости) суспензии при помоле ударный механизм измельчения постепенно переходит в истирающий. "
Кроме указанных факторов, на кинетику мокрого измельчения кварцевого стекла исключительное влияние оказывает температура саморазогрвва суспензии при помоле, достигаемая, в основном, за счет работы трения. Последняя зависит от влажности суспензии, соотношения в загрузке материала и мелющих тел, от их размера и теплоизоляционных свойств футеровки мельницы. В зависимости от этих факторов температура на конечной стадии измельчения достигает 35—75°С. Рост температуры интенсифицирует процесс измельчения прежде всего за счет уменьшения вязкости суспензии и, что особенно •важно, уменьшения ее дилатантных свойств. Температура суопешё'ия при измельчении оказывает существенное влияние на ее свойства.
Известно, что 'кремнезем отличается хорошей смачиваемостью 1водой. Этот процесс является экзотермичес-. ким, и общее количество связанной (гадратированн'ОЙ) воды резко изменяется с повышением температуры. Известно также, что даже адсорбированные газы воздуха уменьшают величину эффекта смачивания. Повышение температуры при измельчении способствует уменьшению прочности водных слоев из-за большей подвижности ионов, что должно приводить к уменьшению количества связанной и увеличению свободной воды в суспензии. Повышение температуры суспензии 'способствует лучшей ее дефлоккуляции и лучшему удалению захваченного воздуха. Доказательством вышеприведенного является значительно (в три—четыре раза) меньшая вязкость суспензий, полученных по одностадийному методу по сравнению с двухстадийным при одинаковых значениях влажности (25—26%). Кроме того, меньшее количество связанной воды благоприятствует получению более плотной отливки.
