Щелочная модификация глинистого сырья и исследование свойств полученных керамических образцов

Abstract

Исследование посвящено решению актуальной проблемы низких пластичных свойств глинистого сырья Санниковского месторождения (Республика Саха (Якутия)), ограничивающих его применение в производстве строительной керамики. В качестве метода модификации свойств сырья исследуется щелочная обработка водными растворами карбоната натрия в разных концентрациях. Санниковское месторождение глинистого сырья может применяться при производстве строительных материалов благодаря своему химико-минералогическому составу и удобному месторасположению. В ранних статьях мы писали о трех месторождениях самых востребованных глин - по месту добычи (в окрестностях города Якутска), эти месторождения характеризуются большим объемом, но они кардинально отличаются друг от друга, по своему минеральному и химическому составу. Все эти месторождения объединяет одна общность – данные глины, характеризуются не высокими пластичными свойствами, что приводит к погрешностям при изготовлении керамического изделия. При исследовании применили дополнительные методы анализа, такие как исследование электрохимических свойств сырья и суспензий, также были исследованы адсорбционные свойства сырья. Установлено, что исследуемое сырьё характеризуется высоким содержанием каркасных алюмосиликатов (плагиоклаз и калиевые полевые шпаты) и наличием глинистых минералов гидрослюдистого типа (иллит, хлорит), что обусловливает низкие значения адсорбционной способности и пластичности. Изучено влияние карбоната натрия на электрохимические свойства водных суспензий глины, показано увеличение отрицательного значения дзета-потенциала и повышение pH среды с ростом концентрации Na₂CO₃, что связано с протеканием ионного обмена и повышением устойчивости дисперсной системы. Проведены испытания керамических образцов, обожжённых при температуре 950 °C, на водопоглощение и предел прочности при изгибе. Установлено, что максимальное значение прочности (8,50 МПа) достигается при добавке 10 % раствора карбоната натрия, тогда как минимальное водопоглощение (10,51 %) наблюдается при концентрации 15 %, что свидетельствует о комплексном и неоднозначном влиянии щелочной модификации на формирование структуры керамического черепка и необходимости выбора оптимальной концентрации модификатора в зависимости от целевого назначения материала.