Расчеты керамических масс

Расчеты керамических масс

Расчеты керамических масс

. Определение шихтового состава массы по химическому составу черепка и сырьевых материалов.

Дан состав электротехнического фарфора:

Глинистого вещества: 43%

Полевого шпата: 26%

Кварца:31%

Исходя из керамических (формовочных) свойств сырья принимают количество пластичной глины в массе равным 30%. Зная химический состав сырьевых материалов с глиной будут введены оксиды в количестве (в вес.ч.):: 0.597·30=17,9O3:0,25·30=7,5

К2О+Na2O: 0,0086·30=0,258

С каолином (в вес.ч):: 0.4926·13=6,4O3:0,3702·13=4,81

К2О+Na2O: 0,0038·13=0,05

С кварцем (в вес.ч):: 0.9612·31=21,08O3:0,0301·31=5,74

С полевым шпатом ( в вес.ч.):: 0.6801·26=17,68O3:0,1852·26=4,82

К2О+Na2O: 0,1209·26=3,14

Общая сумма данных оксидов (в вес.ч):: 17,9+9,85+23,07+17,68=63,06O3:7,5+7,4+0,72+4,81=22,87

К2О+Na2O: 0,3+0,076+3,14=3,49

Итого: 89,42

Для определения в массе содержания каолина и полевого шпата составляют систему уравнений с двумя неизвестными, где х - количество каолина, которое необходимо ввести в массу, а у - количество полевого шпата:

х·0,0038+у·0,1209=3,19

х·0,3702+у·0,1852=15,37

откуда

Количество кварцевого песка:

с глиной: 0,597·30=17,9

с каолином:0,493·29,44=14,51

с полевым шпатом:0,68·25,46=17,31

Дополнительно остается ввести SiO2:

,06-(17,9+14,51+17,31)=13,34 вес.ч.

Для 13,34 вес.ч. SiO2 необходимо следующее количество песка:

Шихтовой состав массы

Таблица 1

. Расчет молекулярного, рационального состава сырьевых материалов и масс.

Определяем молекулярные коэффициенты по заданному содержанию оксидов. Процентное содержание оксидов:

в глине (30 вес.ч.)::17,9 вес.ч.

,9 % - 0,01498 мол.

,0 % - 0,2829 мол.

,9 % - 0,2979 мол.O3:7,5 вес.ч.

,5 % - 0,0049 мол.

,0 % - 0,0687 мол.

,5 % - 0,0736 мол.

К2О+Na2O:0,258 вес.ч.

(0,0065+0,0021)·30=0,258

К2О:0,195 вес.ч.

,005 % - 0,0000531 мол.

,09 % - 0,000956 мол.

,1 % - 0,00106 мол.

,195 % - 0,0021 мол.O:0,063 вес.ч.

,003 % - 0,0000484 мол.

,06 % - 0,000968 мол.

0,063 % - 0,001 мол.

с каолином (13 вес.ч.)::6,4 вес.ч.

,4 % - 0,00666 мол.

,0 % - 0,0999 мол.

,4 % - 0,1066 мол.O3:4,81вес.ч.

,01 % - 0,000098 мол.

,8 % - 0,00785 мол.

,0 % - 0,0392 мол.

,81 % - 0,0471 мол.

К2О+Na2O:0,05 вес.ч.

(0,003+0,0008)·13=0,05

К2О:0,039 вес.ч.

,009 % - 0,0000956 мол.

,03 % - 0,000319 мол.

,039 % - 0,0004 мол.O:0,01 вес.ч.

,01 % - 0,000161 мол.

,01 % - 0,0002 мол.

с кварцем (31 вес.ч.)::21,08 вес.ч.

,08 % - 0,001331 мол.

,0 % - 0,3495 мол.

,08 % - 0,3508 мол.O3:5,74 вес.ч.

,04 % - 0,000392 мол.

,7 % - 0,00687 мол.

,0 % - 0,049 мол.

,74 % - 0,0563 мол.

с полевым шпатом( 26 вес.ч.)::17,68 вес.ч.

,08 % - 0,001331 мол.

,6 % - 0,00999 мол.

,0 % - 0,2829 мол.

,68 % - 0,2942 мол.O3:4,82 вес.ч.

,02 % - 0,000196 мол.

,8 % - 0,00785 мол.

,0 % - 0,0392 мол.

,82 % - 0,0472 мол.

К2О+Na2O:3,14 вес.ч.

(0,0322+0,0887)·26=3,14

К2О:0,837 вес.ч.

,007 % - 0,0000743 мол.

,03 % - 0,000319 мол.

,8 % - 0,00849 мол.

,837 % - 0,0009 мол.O:2,306 вес.ч.

,006 % - 0,0000968 мол.

,3 % - 0,00464 мол.

,0 % - 0,0323 мол.

,306 % - 0,0002 мол.

Определение рационального состава сырья.

Химический состав сырьевых материалов:

Глина (в %): SiO2 - 17,9; Al2O3 - 7,5; К2О - 0,195; Na2O - 0,063.

Каолин (в %): SiO2 - 6,4; Al2O3 - 4,81; К2О - 0,039; Na2O - 0,01.

Полевой шпат (в %): SiO2 - 17,68; Al2O3 - 4,82; К2О - 0,837; Na2O - 2,306.

Кварц (в %): SiO2 - 21,08; Al2O3 - 5,74.

Решение:

Количество ортоклаза:

в 100 в.ч. глины:

в 100 в.ч. каолина:

в 100 в.ч. полевого шпата:

Количество альбита:

в 100 в.ч. глины:

в 100 в.ч. каолина:

в 100 в.ч. полевого шпата:

Количество Al2O3 и SiO2:

в глине:O3 в ортоклазе: O3 в альбите: в ортоклазе: в альбите:

в каолине:O3 в ортоклазе:

Al2O3 в альбите: в ортоклазе: в альбите:

в полевом шпате:O3 в ортоклазе: O3 в альбите: в ортоклазе: в альбите:

В каолините связано Al2O3:

в глине: 7,5-0,314=7,186в.ч.

в каолине:4,81-0,059=4,75в.ч.

в полевом шпате:4,82-4,702=0,118в.ч.

вкварце:5,74в.ч.

Количество каолинита:

в глине:

с этим количеством связано SiO2:

в каолине:

с этим количеством связано SiO2:

в полевом шпате:

с этим количеством связано SiO2:

в кварце:

с этим количеством связано SiO2:

Несвязанный кремнезем:

,06-(0,747+0,364+0,149+0,058+3,205+12,619+8,14+5,38+0,133+6,5)=25,765

Рациональный состав:

Глинистого вещества: в глине - 18,18

в каолине - 12,01

в полевом шпате - 0,298

в кварце - 14,52

Σ - 45,01в.ч.

Ортоклаза: в глине - 1,153

в каолине - 0,23

в полевом шпате - 4,95

Σ - 6,333в.ч.

Альбита: в глине - 0,53

в каолине - 0,085

в полевом шпате - 19,49

Σ - 20,105в.ч.

Кварца: 25,765 в.ч.

. Расчет шихтового состава массы при расчетной или полной замене одного из сырьевых материалов.

Количество оксидов, вводимых с сырьевыми материалами в шихту эталонной массы.

Таблица 2

Пользуясь данными, рассчитываем новый рецепт массы. Начинаем с расчета необходимого количества канского пегматита, с которым требуется ввести 3,81% R2O. Пегматита необходимо ввести:

Количество оксидов, которые будут введены в массу с пегматитом:: O3: O3: : : O:

п.п.п.:

Глинистые материалы рассчитывают по содержанию в них Al2O3. Для фарфора отношение каолина к глине (по Al2O3) равно примерно 2:1.

В эталонной массе содержится 25,24в.ч. Al2O3, с канским пегматитом введено 5,07 вес.ч., следовательно, с новыми глинистыми материалами необходимо ввести 25,24-5,07=20,17 вес.ч. Al2O3, или с каолином 13.45 вес.ч. и с глиной 6.72 вес.ч. Al2O3, исходя из соотношения их в массе, равном 2:1.

Определяем необходимое количество каолина в массе:

Количество оксидов , которые будут введены в массу с каолином::

Al2O3: O3: : : O:

п.п.п.:

Содержание глины в массе составит:

Количество оксидов, которые будут введены в массу с глиной::

Al2O3: O3: :

MgO: O:

п.п.п.:

Количество SiO2, которое надо ввести с кварцевыми отходами, определяется по разности содержания SiO2 в эталонной и вводимого с пегматитом, каолином и глиной:

,61-(16,7+18,13+9,78)=25вес.ч.

Количество оксидов, которые будут введены в массу с кварцевыми отходами:O3: O3: :

п.п.п.:

Результаты расчетов даны в таблице 3.

Таблица 3 - Количество оксидов, вводимых с сырьевыми материалами в шихту новой массы

Для того, чтобы сохранить в массе заданное содержание щелочей, можно уменьшить содержание в ней пегматита. Количество его определяют по разности щелочей в расчетной и эталонной массе. Эта разность составляет 4,56-3,81=0,75 вес.ч. щелочей.

 пегматита

Количество выведенных из массы оксидов:: O3: O3: : O:

Выведение из состава массы 5,06 вес.ч. пегматита уменьшает в ней содержание Al2O3 против эталонной массы на 25,24-(25,48-1,0)=0,76 вес.ч. По количеству недостающего глинозема определяют дополнительное количество каолина,

каолина

Вместе с каолином вводят ( вес.ч.)::

Al2O3: O3: O:

Данные сведены в таблицу 4.

Таблица 4 - Уточненный химический состав массы

Недостачу SiO2 компенсируют дополнительным вводом кварцевых отходов (69,61-66,94=2,67).

Таблица 5 - Шихтовой состав массы

4. Расчет шихтового состава массы по формуле Зегера.

Дана следующая молекулярная формула: SiO2 - 1.0495; Na2O - 0.0014; К2О - 0.0034; Al2O3 - 0.2242.

Находим процентное содержание оксидов по молекулярной формуле:: O3: 2O:

К2О:

Сумма весовых частей - 86.25.

Вычисляем содержание оксидов в %:: O3: 2O:

К2О:

Определяем шихтовой состав массы.

Исходя из керамических (формовочных) свойств сырья принимают количество пластичной глины в массе равным 30%. Зная химический состав сырьевых материалов с глиной будут введены оксиды в количестве ( в вес.ч.):: 0.597·30=17,9O3:0,25·30=7,5

К2О+Na2O: 0,0086·30=0,258

С другими материалами следующее количество оксидов:: 73.01-17,9=55.11O3:26.52-7,5=19.02

К2О+Na2O: 0,47-0,258=0.212

Для определения в массе содержания каолина и полевого шпата составляют систему уравнений с двумя неизвестными, где х - количество каолина, которое необходимо ввести в массу, а у - количество полевого шпата:

х·0,0038+у·0,1209=0,212

х·0,3702+у·0,1852=19.02

откуда

Количество кварцевого песка:

с глиной: 0,597·30=17,9

с каолином:0,493·51.34=25.31

с полевым шпатом:0,68·0.14=0.095

Дополнительно остается ввести SiO2:

.01-(17,9+25.31+0,095)=29.71 вес.ч.

Для 29.71 вес.ч. SiO2 необходимо следующее количество песка:

Шихтовой состав массы

Таблица 6

. Расчет шихтового состава массы по ее химическому составу.

Химический состав массы (в вес%): SiO2 - 63.06; Fe2O3 - 0.759; CaO - 0.235; Na2O - 2.379; К2О - 1.071; Al2O3 - 22.87; MgO - 0.219; п.п.п. - 5.006.

Теоретический состав исходных материалов.

Таблица 7 - Характеристика исходных материалов

Определяем содержание полевого шпата:

Количество полевого шпата: 6.33+20.11=26.44 вес.ч.

Количество глинозема и кремнезема, введенных с полевым шпатом:

 Al2O3

 SiO2

Определяем содержание каолина:

с каолином введено 22.87-2,49=20.38 вес.ч. Al2O3

каолина

Количество кремнезема вводимого с каолином:

 SiO2

Количество несвязанного кварца:

.06-(8,82+24.02)=30.22 вес.ч. кварца.

Поскольку небольшие количества оксидов Fe2O3, CaO, MgO являются постоянными примесями глинисты материалов:

.6+0,759+0,235+0,219=52.81 вес.ч. каолина.

Шихтовой состав массы

шихтовый сырьевой масса состав

Таблица 8