Manufacuring of the Kyshtyrlinsky Clay-Based Ceramic structures of High Quality

Abstract

This paper considers the technique for manufacturing coarse structural ceramics from the Kyshtyrlinsky montmorillonite clay. To influence the material structure formation, the modifying carbon-and silica-containing additives, specifically, the Kamyshlovsky diatomite and artificially ground graphite, are added. The properties ofthe used raw materials and the detailed experimental technique are presented. The basic properties of the ceramic body produced from the modified three-component mixture are determined. To analyze the microstructure, the electron microscopy data are given. It is stated that the use of the additives results in a synergistic effect improving the structure quality. The traditional technology of producing coarse structural ceramics involves the use of the low-melting clay raw materials combined with the thinning agents and combustible additives, which does not always enable high physical, mechanical, and service properties to be obtained. The high functionality of diatomite and graphite is implemented in the function of the center forming multi-component composition which covers most of the technology requirements for ceramic materials, regardless of the production origin and mineral composition of the clay material. The complex additive usage facilitates producing high-strength ceramics from local clay minerals at the industrial burning points. The scientific and technological novelty of this research involves expanding the raw material base for the coarse structural ceramics and using the synergistic effect of the additives to improve the material quality.

В статье рассматривается получение изделий грубой строительной керамики на основе монтмориллонитовых Кыштырлинских глин. Для влияния на структурообразование материала используется введение модифицирующих углеродсодержащих и кремнеземсодержащих добавок, а именно Kaмышловского диатомита и графита искусственно измельченного. Приводятся характеристики используемого сырья и подробная методика экспериментальных исследований. Определяются основные свойства черепка, изготовленного из модифицированной трехкомпонентной смеси. Для анализа микроструктуры приводятся данные электронной микроскопии. Установлено, что использование добавок приводит к синергетическому эффекту, проявляющемуся в качественном улучшении показателей структуры. Классическая технология производства грубой строительной керамики предполагает применение легкоплавкого глинистого сырья, в совокупности с отощающими и выгорающими добавками, что далеко не всегда позволяет добиться высоких физико-механических и эксплуатационных характеристик изделий. Высокая функциональность диатомита и графита проявляется в функции центра формирования многокомпонентных составов, обеспечивающих большую часть потребностей технологии керамических материалов, вне зависимости от конкретной принадлежности и минералогического состава глинистого сырья. Использование комплексной добавки позволяет получить высокопрочные керамические изделия на местных глинистых породах при принятых на производстве температурах обжига. Научная и техническая новизна работы заключается в расширении сырьевой базы для грубой строительной керамики и использовании синергетического эффекта добавок для повышения качества материала.