Определение шихтового состава массы по ее рациональному составу и по ее химическому составу
Продолжительность 2 часа
Расчет шихтового состава керамической массы по ее химическому составу
Пример
По химическому составу фарфоровой массы (таблица 2.5) рассчитать компонентный состав ее шихты.
Таблица 2.5 - Химический состав фарфоровой массы (мас.%):
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | mпрк. |
| 58,69 | 29,39 | 0,85 | 0,13 | 0,08 | 3,18 | 7,71 |
Для упрощения расчета принимаем, что исходные материалы имеют следующий теоретический состав:
Калиевый полевой шпат K2O·Al2O3·6SiO2, молекулярная масса – 556 в.ч.,
| Кварц | SiO2, | молекулярная масса – 60 в.ч., | ||||
| Каолинит | Al2O3·2SiO2·2H2O,молекулярная масса– 258в.ч. | |||||
| Таблица 2.6 – Молекулярные массы оксидов, входящих в теоретический | ||||||
| химический состав исходных сырьевых материалов | ||||||
| Материал | K2O | Al2O3 | SiO2 | H2O | ||
| Полевой шпат | - | |||||
| Каолинит | - | |||||
| Кварц | - | - | - |
Оксиды MgO, CaO и Fe2O3 необходимо рассматривать как примеси к каолиниту
Решение
1)Определяемколичество полевого шпата,содержащегося в массе(поваловому содержанию K2O в химическом составе фарфоровой массы):
556 в.ч. полевого шпата содержат 94 в.ч. K2O
х в.ч.полевого шпата связывают3,18в.ч.K2O,отсюда:
| x = | 3,18 ⋅556 | = 18,79 в.ч. полевого шпата |
А)Определяем количествоAl2O3,вносимое в массу с полевым шпатом:
556 в.ч. полевого шпата содержат 102 в.ч. Al2O3
18,79 в.ч. полевого шпата связывает х в.ч. Al2O3, отсюда:
| x = | 102 ⋅18,79 | = 3,41 | в.ч. Al2O3 , связанного полевым шпатом. | ||||
| Б)Определяем количество кремнеземаSiO2,вносимого в массу с полевым | |||||||
| шпатом: | |||||||
| 556 в.ч. полевого шпата содержат 360 в.ч. SiO2 | |||||||
| 18,79 в.ч. полевого шпата связывает | х в.ч. SiO2,,отсюда: | ||||||
| x = | 360 ⋅18,79 | =12,17 | в.ч. SiO2 , связанного полевым шпатом | ||||
2)Определяемколичество каолинита,содержащегося в фарфоровой массе(расчет проводится по содержанию Al2O3).
Поскольку валовое содержание оксида алюминия в химическом составе фарфоровой массы, помимо каолинита, обусловлено присутствием также полевого шпата, для определения количественного содержания каолинита необходимо из валового содержания оксида алюминия вычесть содержание оксида алюминия, вносимого с полевым шпатом:
258 в.ч. каолинита содержит 102 в.ч. Al2O3
х в.ч.каолинита связывают(29,39 –3 ,41)в.ч.Al2O3,отсюда:
| x = | 258 ⋅(29,39 −3,41) | = 65,7 в.ч. каолинита | |
А)Определяем количествоSiO2,вносимого с каолинитом:258 в.ч. каолинита содержат 120 в.ч. SiO2
| 65,7 в.ч. каолинита | связывают х в.ч. SiO2 , отсюда: | ||
| x = | 120 ⋅65,7 | = 30,58 в.ч. SiO2 , связанного каолинитом | |
3)Определяемколичество свободного кварца,содержащегося в фарфоровоймассе.
Для установления содержания свободного кварца в керамической массе необходимо из валового содержания SiO2 (в химическом составе керамической массы) вычесть содержание кремнезема, вносимого с полевым шпатом и каолинитом):
| 58 ,69 − (12 ,17 | + 30 ,58 ) = 15 ,94 в.ч. SiO 2 , содержащегося в керамической | |
| массе в свободном состоянии. | ||
| 4)Определяемсодержание каолинас учетом примесейMgO, CaOиFe2O3.к | ||
| каолиниту: | ||
| 65 ,7 + 0 ,13 + 0 ,08 + 0 ,85 | = 15 ,94 в.ч. каолина | |
| Таким образом, в результате проведенных расчетов, установлен шихтовой | ||
| состав фарфоровой массы: | ||
| каолин | - | 66,76 в.ч. |
| кварц | - | 15,94 в.ч. |
| полевой шпат | - | 18,79 в.ч. |
| ------------- | ||
| Итого | 101,49 в.ч. |
Поскольку результаты расчетов отличаются от 100 %, необходимо приведение полученного компонентного состава к 100 %:
| каолин | - | 65,8 % |
| кварц | - | 15,7 % |
| полевой шпат | - | 18,5 %. |
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 21
Тема:
Расчет шихтового состава массы при частичной или полной замене одного из сырьевых материалов
Продолжительность 2часа
Расчет шихтового состава массы при частичной или полной замене одного из сырьевых материалов
В ряде случаев возникает необходимость полной или частичной замены одного из компонентов керамической массы другим. В частности, такое изменение состава производят, например, при использовании кварцевых отходов
при отмучивании каолинов, введении в массу пегматита вместо полевого шпата, а также местных видов сырья новых месторождений.
Пример:
Дан шихтовой состав керамической массы ( мас. %): глина - 30, каолин - 40,6; полевой шпат - 13,7; кварцевый песок - 15,7.
Требуется заменить применяемую глину новой, химический состав которой приведен в таблице 2.9.
Таблица 2.9 – Химический состав сырьевых компонентов, мас. %
| Компонент | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | MgO | K2O | Na2O | ∆mпрк. | сумма | |
| глина | 57,09 | 27,20 | 2,21 | 1,14 | 0,36 | 0,37 | 0,68 | 0,19 | 10,76 | ||
| каолин | 55,10 | 32,07 | 0,52 | 0,79 | - | 0,13 | 0,20 | 0,08 | 11,11 | ||
| полевой | 67,51 | 18,71 | 0,16 | - | 0,28 | 0,32 | 2,96 | 9,67 | 0,53 | ||
| шпат | |||||||||||
| кварцевый | 96,36 | 3,05 | - | - | - | - | - | - | 0,59 | ||
| песок | |||||||||||
| новая глина | 50,70 | 32,09 | 1,40 | - | 1,40 | - | - | - | 14,50 |
Решение
1)При расчете исходят из условия, что при замене одного из компонентов сырья другим рациональный состав массы не должен изменяться. Поэтому для обеспечения данного условия необходимо рассчитать рациональный состав новой глины.
Поскольку щелочных оксидов в новой глине не обнаружено, полевого шпата
в глине нет, и главными составляющими минералогического состава новой глины будут каолинит и кварц.
1)Определяем количество каолинита в новой глине (расчет ведем по содержанию Al2O3 в химическом составе новой глины:
258 в.ч. каолинита содержат 102 в.ч. Al2O3
х в.ч. каолинита связывают 32,09 в.ч. Al2O3, отсюда:
| x = | 258 ⋅32,09 | = 81,17 в.ч. каолинита содержится в минералогическом составе | |
новой глины.
А)Определяем количествоSiO2,связанного каолинитом,в новой глине:
258 в.ч. каолинита содержат 120 в.ч. SiO2
81,17 в.ч. каолинита связывают х в.ч. SiO2, отсюда:
x =81,17⋅120=37,75в.ч.SiO2,связанного каолинитом.
258
2)Определяем количествосвободного кварцаSiO2в новой глине:50,70 % – 37,75 % = 12,95 %
3)Определяемсодержание карбонатовв новой глине(расчет вести посодержанию СаО в химическом составе новой глины, предполагая, что карбонаты представлены кальцитом СаСО3):
100 в.ч. кальцита содержат 56 в.ч. СаО
х в.ч.кальцита связывают1,40в.ч.СаО,отсюда:
| x = | 1,40 ⋅100 | = 2,50 в.ч. | кальцита содержится в минералогическом составе | |
| новой глины | ||||
| 4)Рассчитываем рациональный(минералогический)состав новой глины: | ||||
| каолинит | - 81,17 % | |||
| кварц свободный | - 12,95 % | |||
| известняк | - 2,50 % | |||
| железистые примеси | - 1,40 % | |||
| ------------ | ||||
| Итого: | 98,02 | |||
| Выполнив пересчет состава на 100 %, получим рациональный состав новой | ||||
| глины: | ||||
| каолинит | - 82,8 % | |||
| кварц свободный | - 13,2 % | |||
| известняк | - | 2,6 % | ||
| железистые примеси | - | 1,4 %. |
4) Для определения рационального состава керамической массы
необходимо аналогично выше приведенному способу рассчитать рациональный состав отдельных компонентов (см.раздел2.3).
После установления минералогического состава отдельных сырьевых компонентов с учетом их содержания в компонентном составе шихты необходимо определить минералогический состав керамической массы.
Результаты проведенных расчетов сводятся в таблицу 2.10.
Таблица 2.10 – Компонентный и рациональный состав керамической массы
| Компонент | Содержание | Минералогический состав керамической массы, % | |||
| в массе, % | каолинит | полевой шпат | кварц | ||
| глина | 30,0 | 20,60 | 1,70 | 7,60 | |
| каолин | 40,6 | 32,00 | 0,68 | 7,10 | |
| полевой | 13,7 | - | 13,6 | - | |
| шпат | |||||
| кварцевый | 15,7 | 1,21 | - | 14,50 | |
| песок | |||||
5)Расчеткомпонентного составановой шихты(после заменыпервоначальной глины на новую глину) ведется по содержанию каолинита в минералогическом составе массы.
В частности, содержание каолинита, вносимого с глиной, составляет 20,60 % (таблица 2.10). Отсюда проводим расчет количества новой глины в составе новой шихты для получения керамической массы неизменного рационального состава:
100 в.ч. новой глины содержат 82,80 в.ч. каолинита
х в.ч. новой глины должны внести в массу 20,60 в.ч. каолинита, отсюда:
 |
6)Корректировкасодержания кварцав компонентном составе новой шихтыНовая глина содержит свободный кварц , содержание которого составляет: 13,2 • 0,2488 = 3,28 в.ч. кварца вносится в массу с новой глиной.
Поскольку с ранее применяемой глиной вводилось 7,6 % свободного кварца, для обеспечения заданного минералогического состава массы недостающее количество кварца составит:
7,60 % – 3,28 % = 4,32 %
Поскольку в кварцевом песке содержится 93,4 % собственно кварца, в массу необходимо дополнительно ввести песка:
100 в.ч. песка содержат 93,4 в.ч. кварца
| хв.ч.песка вносят | 4,32 в.ч. кварца | ||
| x = | 4,32 ⋅100 | = 4,63 в.ч. кварцевого песка необходимо дополнительно ввести в состав новой шихты. | |
| 93,4 | |||
Отсюда всего в состав новой шихты должно быть введено 15,7 + 4,63 = 20,30 % кварцевого песка.
7)Корректировка содержания полевых шпатов в компонентном составе новой шихты
Ранее применяемая глина содержала полевой шпат, и введенное с ней количество полевого шпата составляло:
5,7 · 0,30 = 1,7 в.ч. полевого шпата (см. таблицу 2.10).
Аналогичное количество полевого шпата необходимо дополнительно ввести
в массу непосредственно с полевым шпатом, поскольку в рациональном составе новой глины его нет. Тогда общее количество полевого шпата в массе составит:
13,7 % + 1,7 %= 15,4 % полевого шпата.
8)Скорректированный состав шихты керамической массы после заменыпервоначальной глины на новую имеет следующий вид:
| глина новая | - 24,88 | в.ч. |
| каолин | - 40,60 | в.ч. |
| полевой шпат | - 15,40 | в.ч. |
| кварцевый песок | - 20,30 | в.ч |
--------------
Итого: 101,18
В пересчете на 100 %:
| глина новая | - 24,6 % |
| каолин | - 40,1 % |
| полевой шпат | - 15,2 % |
| кварцевый песок | - 20,1 %. |
| Пример | |
| Дан компонентный состав стеатитовой массы СК-1: | |
| тальк сырой | – 30 %, |
| тальк обожженный | – 50 %, |
| карбонат бария | - 18 %, |
| глина | – 2 %. |
Необходимо провести корректировку компонентного состава, полностью заменив тальк сырой на тальк обожженный.
Решение
Количество сырого талька в составе шихты массы СК- 1 при его замене на тальк обожженный должно быть уменьшено на величину потерь массы при прокаливании 30 % сырого талька при его обжиге:
Потери массы при прокаливании (∆mпрк.) 30 % сырого талька составляют
4,8 · 0,30 = 1,45 в.ч., отсюда: (30 в.ч. талька сырого – 1,45 в.ч. ∆mпрк.) = 28,55 в.ч. обожженного талька, которого необходимо ввести в состав шихты
вместо 30 % сырого талька.
Отсюда скорректированный состав шихты массы СК-1 после замены талька сырого на тальк обожженный будет следующим:
| тальк обожженный | – 78,55 %, |
| карбонат бария | - 18 %, |
| глина | – 2 %. |
| -------------- | |
| Итого: | 98,45 % |
| В пересчете на 100 %: | |
| тальк обожженный | – 79,8 %, |
| карбонат бария | - 18,2 %, |
| глина | – 2,0 %. |
Практическое занятие №22