Складом та хімічним складом сировини

При розрахунках хімічного складу технологічної суміші за її шихтовим складом та хімічним складом сировини необхідно визначити кількість кожного з оксидів, які вносяться з сировинними матеріалами, з урахуванням складу шихти, тобто вмісту в ній кожного виду сировини.

Сумарний вміст кожного з оксидів у складі суміші визначають за формулою:

, (3.2)

де Р_n – вміст n -го оксиду у складі суміші, мас. %; Pn_i – вміст n -го оксиду у складі і -го сировинного матеріалу, мас. %; X_i – вміст і -го сировинного матеріалу у шихтовому складі суміші, мас. %.

Іноді виникає необхідність розрахувати хімічний склад готових виробів. Розрахунковий хімічний склад готового виробу потрібен для того, щоб при проектуванні шихтового складу якого-небудь силікатного матеріалу переконатися, що його хімічний склад відповідає складу еталонного матеріалу. Це означатиме, що властивості готового продукту також не відхилятимуться від властивостей вибраного матеріалу за умови збереження відповідних особливостей технологічного процесу. Хімічний склад готового матеріалу є нічим іншим як хімічним складом керамічної маси, поданим на прожарену речовину. При цьому початковими даними для розрахунку є шихтовий склад маси і хімічний склад сировинних матеріалів.

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ

Приклад 1. Розрахувати хімічний склад керамічної маси за її шихтовим складом, мас. %: глина Часів-Ярська – 25,26; каолін Глуховецький 32,32; кварцовий пісок Авдіївський 20,20; польовий шпат Криворізький – 22,22. Хімічний склад сировини наведено в табл. 3.6.

Таблиця 3.6 – Хімічний склад сировинних матеріалів

Сировинний матеріал	Вміст оксидів, мас. %
SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	в.п.п
Глина Часів-Ярська	54,5	32,2	0,7	1,7	0,6	0,5	0,7	2,6	6,5
Каолін Глуховецький	45,6	39,0	0,4	0,5	0,25	0,1	0,95	0,25	12,95
Польовий шпат Криворізький	73,4	13,0	-	0,08	1,97	0,1	5,55	4,0	1,9
Пісок Авдіївський	98,5	0,5	0,1	0,13	0,26	0,23	-	-	0,28

Користуючись формулою (3.2), визначаємо вміст оксидів SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, CaO, MgO, K₂O, Na₂O та компонентів, що обумовлюють втрати при прожарюванні (в мас. %).

Р (SiO₂) = 54,5 × 0,2526 + 45,6 × 0,3232 + 98,5 × 0,2020 + 73,4 × 0,2222 = 64,71;

P (Al₂O₃) = 32,2 × 0,2526 + 39,0 × 0,3232 + 0,5 × 0,2020 + 13,0 × 0,2222 = 23,73;

P (Fe₂O₃) = 1,7 × 0,2526 + 0,5 × 0,3232 + 0,13 × 0,2020 + 0,08 × 0,2222 = 0,64;

P (TiO₂) = 0,7 × 0,2526 + 0,4 × 0,3232 + 0,1 × 0,2020 = 0,33;

P (CaO) = 0,6 × 0,2526 + 0,25 × 0,3232 + 0,26 × 0,2020 + 1,97 × 0,2222 = 0,73;

P (MgO) = 0,5 × 0,2526 + 0,1 × 0,3232 + 0,23 × 0,2020 + 0,1 × 0,2222 = 0,23;

P (K₂O) = 2,6 × 0,2526 + 0,25 × 0,3232 + 4,0 × 0,2222 = 1,62;

P (Na₂O) = 0,7 × 0,2526 + 0,95 × 0,3232 + 5,55 × 0,2222 = 1,71;

Р (в.п.п)= 6,5 × 0,2526 + 12,95 × 0,3232 + 0,28 × 0,2020 + 1,9 × 0,2222 = 6,30.

Перевірка правильності розрахунку здійснюється шляхом визначення суми оксидів у складі маси, яка має дорівнювати 100 %.

Приклад 2. Заданий шихтовий склад маси є таким: глина Донська – 27,1 %, глина Дружківська – 37 %, польовий шпат Вишневогірський – 13,2 %, пісок кварцовий – 17,3 %, бій випалених виробів – 5,4 %.

Хімічний склад сировинних матеріалів наведений у табл. 3.7.

Таблиця 3.7 – Хімічний склад сировини

Сировинний матеріал	Вміст оксидів, мас. %
SiO2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	K2O	Na2O	в.п.п.
Глина Донська			2,2	1,1	0,4	0,4	0,6	0,2	11,1
Глина Дружківська	50,7		1,4	-	1,4	-	сліди	14,5
Польовий шпат Єлисеївський			0,4	-	-	0,3	2,9	9,6	0,8
Кварцовий пісок	98,3	-	0,1	0,13	-	-	-	-	1,47

Суть розрахунку полягає в тому, щоб визначити кількість оксидів, що вносяться кожним сировинним матеріалом у масу пропорційно до їх вмісту в шихті. При розрахунку бій виробів з шихти виключають і перераховують шихту на 100 %. Здійснивши ці розрахунки, одержуємо:

глина Донська – 28,6 %

глина Дружківська – 39,1 %

польовий шпат – 14,0 %

пісок кварцовий – 18,3 %

Далі окремо за кожним сировинним матеріалом розраховуємо кількість оксидів, які увійдуть до маси пропорційно вмісту сировинних компонентів у шихті. При цьому слід також враховувати втрати при прожарюванні. Так, наприклад, кількість SiO₂, яка увійде до маси з 28,6 мас. ч глини Донської, визначаємо за такою пропорцією:

в 100 мас. ч. глини міститься 57 мас. ч. SiO₂

28,6 мас. ч. глини міститиме Х мас. ч. SiO₂

Звідси кількість SiO₂, яка вноситься Донською глиною Х = 16,3 мас. ч. Аналогічно розраховується решта оксидів, що містяться у складі сировинних компонентів. У нашому прикладі результати розрахунків оформлені в табличному вигляді (табл. 3.8).

Передостанній і останній рядки таблиці характеризують відповідно: хімічний склад керамічної маси і хімічний склад готового матеріалу.

Таблиця 3.8 – Результати розрахунків хімічного складу маси та готових виробів

Сировинні матеріали	Вміст в шихті, мас. %	Вміст оксидів, мас. %
SiO2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	K2O	Na2O	в.п.п.
Глина Донська	28,6	16,3	7,7	0,63	0,31	0,11	0,11	0,17	0,06	3,17
Глина Дружківська	39,1	19,8	12,5	0,55	-	0,55	-	-	-	5,67
Польовий шпат Єлисеївський	14,0	9,38	2,66	0,06	-	-	0,04	0,41	1,34	0,11
Пісок кварцовий	18,3		-	0,02	0,02	-	-	-	-	0,27
Усього на непрожарену речовину	63,48	22,86	1,26	0,33	0,66	0,15	0,58	1,4	9,23
Усього на прожарену речовину	69,95	25,19	1,39	0,37	0,73	0,18	0,65	1,54	-

ЗАДАЧІ ДЛЯ ПРАКТИКИ

1. Розрахувати хімічний склад маси за її шихтовим складом (мас. %): пісок – 20, польовий шпат – 25, каолін – 30, глина – 25. Хімічний склад сировини див. у табл. Д 1.1– Д.1.4.

2. Розрахувати хімічний склад керамічної маси за її шихтовим складом: глина – 30 мас. ч., каолін – 35 мас. ч., польовий шпат – 15 мас. ч., пісок –15, бій виробів – 5 мас. ч. (Додаткові дані дивись у таблицях додатка 1).

3. Визначити хімічний склад шихти такого складу (мас. %): глина – 25; каолін – 20; пегматит – 35; кварцовий пісок – 20 (Дані про хімічний склад компонентів шихти обрати за табл. Д 1.1, Д 1.2 та Д.1.3 додатка 1).

4. Розрахуйте хімічний склад фарфорових виробів, що отримують при використанні сировинної суміші такого складу (мас. %): глина – 26; каолін вторинний – 25; польовий шпат – 23; доломіт – 1,5; глинозем – 3. (Дані про хімічний склад компонентів шихти обрати за табл. Д 1.1 - Д.1.4 додатка 1).

5. Як зміниться хімічний склад керамічних виробів з прикладу 2 при заміні каоліну вторинного на лужний каолін.

6. Розрахунковим шляхом визначте хімічний склад глинистої сировини, якщо відомий її мінеральний склад (%): каолініт – 79,1; ортоклаз – 2,6; альбіт – 0,9; кварц – 17,4.

7. Визначити хімічний склад поливи, якщо до складу шихти входять такі компоненти (мас. %): бура – 17,67; сода кальцинована – 1,76; поташ – 2,9; крейда – 35,19; тальк – 8,83; каолін – 4,45; кварцовий пісок – 29,20.

7. Розрахувати хімічний склад поливи за її шихтовим складом (мас. ч): пісок кварцовий – 27,94; каолін вторинний – 21,58; борна кислота – 22,53; магнезит – 3,39; титанові білила – 8,36; крейда – 5,0; вуглекислий барій – 13,2.