Operații și utilaje în industria silicațiilor

1. Consideraţii generale privind proiectarea produselor tehnice

Masele ceramice sunt adecvate realizarii unor piese tehnice elaborate in vederea echiparii instalatiilor sau aparatelor deoarece multe din caracteristicile lor sunt superioare altor materiale concurente cum ar fi masele plastice sau metalele. Obtinerea unei anumite piese presupune, pe de-o parte, proiectarea materialului optim iar pe de alta realizarea formei si a dimensiunilor impuse de functia de utilizare.

Proiectarea materialului, a unui material nou, indeit, este un proces complex, care trebuie sa tina seama de toate caracteristicile legate de functia de utilizare, de ierarhia solicitarilor impuse de aceasta si de satisfacerea deplina a celor mai stringente conditii de exploatare.

In cazul in care piesa trebuie realizata se da si trebuie reprodusa (asimilata) problema se simplifica, fiind necesare totusi investigatii prealabile pentru asimilarea materialului, urmate de studii privind stabilirea tehnologiei optime de fabricare.

Masele ceramice pot asigura, prin tehnologia adoptată, o suprafată în care cristalele dezvoltate să confere o anumita rugozitate, bine definită cu adâncituri care să ajungă la 0.2 – 0.5 microni, cu cristale plate sau uşor rotunjite. Coeficientul de frecare μ şi capacitatea de reflexie R sunt dependente de microrugozitatea suprafeţei.

Pentru o funcţionare corespunzătoare a ansamblului piesa fir, se impune alegerea unui coeficient de frecare optim pentru fibra dată, deci un anumit grad de prelucrare a suprafeţei.

Ţinând cont de condiţiile de lucru, se sistează caracteristicile ce trebuie să le îndeplinească piesa propusă:

- rezistenţe mecanice mari

- rezistenţa la temperaturile ridicate dezvoltate ca urmare a frecării cu firul artificial

- rezistenţa chimica bună, faţă de materialul fibrei şi substanţele de impregnare

- compactitate avansată pentru a nu se îmbiba cu lichidele folosite

- duritate ridicată pentru a se opune acţiunii de taiere a firului tras

- rezistenţa la soc termic provocat de secvenţe alternative în funcţionare (activitate-oprire)

- un grad de prelucrare al suprafeţei bine definit şi adaptat fibrei, pentru a asigura un anumit coeficient de frecare

- forme si dimensiuni cât mai riguroase pentru a permite asamblarea cu piese metalice în liniile de funcţionare

- resurse material şi tehnice pentru realizarea piesei cerute.

În concluzie, se optează pentru porţelanul tradiţional tare, care se reţine ca fiind cel mai convenabil scopului propus.

Principalele proprietăţi ale porţelanului tare sunt:

- adsorbţia apei: sub 1%

- duritate: 7 – 8 Mohs

- densitate aparentă: 2.25 – 2.5 g/cm3

- densitate reală: 2.3 – 2.7 g/cm3

- rezistenţă la compresiune: 1500 – 7500 daN/cm2

- rezistenţă la încovoiere: 700 – 1500 daN/cm2

- coeficient de dilatare termica: (3.8 – 4.5)*10-6

- caldură specifică: 0.22 Kcal/kg*grad

- 4 -

2. Stabilirea reteţei. Alegerea şi calculul masei ceramice.

Proiectarea unei linii tehnologice de obţinere a 10000 t/an produse tehnice din porţelan.

Compoziţia molară adoptată:

– 0.4186

– 2.7311

– 0.0778

– 13.6722

Materii prime Caolin Aghireş 53.15 29.70 2.25 0.39

Caolin Zettilitz

44.14

36.82

1.17

0.25 Nisip 96.97 0.90 0.50 0.15

Feldspat

68.81

18.89

0.34

6.29

Table 2.1. Compoziţia oxidică a materiilor prime (%masă)

2.1. Calculul amestecului de materii prime

Calculul reţetei are ca scop stabilirea proporţiei de materii prime necesare obţinerii unui produs cu compoziţie dată.

Masele molare ale oxizilor aflaţi în produs sunt:

M( ) = 61.98 g/mol

M( ) = 101.96 g/mol

M( ) = 159.70 g/mol

M( ) = 60.09 g/mol

Se obţine:

: 0.4186*61.98=25.945g

: 2.73*101.96=278.463g

: 0.0778*159.7=12.4547g

: 13.6722*60.90=821.5625g

Total: 1138.4252g

Pentru exprimarea în procente:

1138.4252g 25.945g 278.463g 12.4547g 821.5625g

100 a b c d

a=2.27%

b=24.46%

c=1.09%

d=72.16%