Физико-химические основы технологии керамики и огнеупоров (стр. 2 )

знать

·  основные теоретические положения процессов синтеза и применения высокоэффективных керамических и огнеупорных материалов;

·  источники сырья и основные технологические процессы в технологиях традиционной и новой керамики;

·  основные физико-химические процессы, происходящие на различных стадиях технологического процесса при температурных и других воздействиях керамический объект

·  тенденции инновационного развития современных технологий керамических и огнеупорных материалов, инновационно - технологических рисков при внедрении новых технологий в производстве керамики и огнеупоров;

уметь

·  применять методы теоретического и экспериментального изучения физико-химических закономерностей получения керамических материалов

·  применять современные физико-химические методы исследований для анализа и оценки физико-химических и технологических свойств сырьевых и керамических материалов

·  выполнять планирование и организацию технологических процессов производства керамических с учетом качества исходного сырья и требований к конечной продукции;

·  использовать современные методы контроля технологических операций, качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции;

·  находить оптимальные решения при создании современной керамических материалов с учетом требований качества, стоимости, сроков исполнения и экологической чистоты

владеть опытом

·  экспериментального исследования основных свойств сырья и готовой продукции

·  принципами выбора сырьевых материалов и технологических решений для получения современных керамических материалов

·  планирования, постановки и обработки результатов теоретического и экспериментального исследования технологических процессов получения керамических материалов различного назначения,

·  комплексного использования керамического сырья, по замене дефицитных материалов и изысканию способов утилизации отходов производства,

·  исследования причин брака в технологии керамики и огнеупоров и разработке предложений по его предупреждению и устранению

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

производственно-технологическая деятельность:

·  готовность к решению профессиональных производственных задач – контролю технологического процесса, разработке норм выработки, к выбору оборудования и технологической оснастки (ПК-4);

·  готовность к совершенствованию технологического процесса - разработке мероприятий по комплексному использованию сырья, по замене дефицитных материалов и изысканию способов утилизации отходов производства, к исследованию причин брака в производстве и разработке предложений по его предупреждению и устранению (ПК-5) ;

организационно-управленческая деятельность:

·  способность находить оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты (ПК-10);

научно-исследовательская деятельность:

·  готовность к поиску обработке, анализу и систематизации научно-технической информации по теме исследования, выбору методик и средств решения задачи (ПК-15).

·  способность использовать современные приборы и методики, организовывать проведение экспериментов и испытаний, проводить их обработку и анализировать их результаты (ПК-16).

·   

4. Структура и содержание дисциплины

4.1  Аннотированное содержание разделов дисциплины

Введение

Содержание и задачи курса. Связь курса с другими дисциплинами химико-технологического профиля. Комментарии по рекомендуемой литературе.

Состояние и перспективы развития промышленности керамических материалов. Классификация керамических материалов по составу, свойствам, областям применения.

Модуль 1: Cырье, особенности технологии, структурообразование и свойства керамики и огнеупоров

Огнеупорное природное и техногенное керамическое сырье. Строение и свойства керамических и огнеупорных материалов. Специфика механической подготовки сырьевых материалов. Теория и практика процессов и методов формования огнеупорных изделий и технической керамики. Высокотемпературные процессы при термической обработке керамических и огнеупорных материалов. 

Модуль 2 : Физико-химические основы технологии огнеупоров

Алюмосиликатные огнеупоры (шамотные, высокоглиноземистые).

Характеристика сырья природного и искусственного. Физико-химические основы технологии. Технологические аспекты подготовки глиносвязки и шамотного порошка. Способы подготовки и прессования масс. Особенности сушки и обжига изделий. Синтезированный муллит. Технологические аспекты синтеза муллита из технического глинозема и огнеупорной глины Примеси и их влияние на свойства огнеупоров. Свойства. Требования стандартов. Области применения.

Динасовые огнеупоры.

Сырье и требования стандартов. Методы оценки качества кварцитов и их пригодности для производства динаса. Кремнезем и его полиморфные разновидности. Диаграмма состояния SiO2 как основа производства и применения динасовых огнеупоров. Минерализаторы. Технические требования на известковое молоко и способы его производства. Связующие добавки и их назначение. Принципы подбора зернового состава шихты. Физико-химические процессы при обжиге сырца и охлаждении изделий. Анализ поведения составов динасовых изделий в физико-химических системах. Виды брака и способы борьбы с ними. Свойства, требования стандартов, области применения.

Периклазовые огнеупоры.

Магнезит – сырье для периклазовых огнеупоров. Месторождения, добыча, характеристика сырья. Примеси в сырье и их влияние на качество магнезитов. Минералогические составы природных магнезитов. Термодинамика разложения магнезитов. Каустический и металлургический магнезит. Печи для обжига магнезита. Физико-химические процессы при обжиге. Пылеунос и борьба с ним. Свойства каустического и металлургического магнезита, области применения. Периклаз из морской воды, плавленный периклаз. Технологические особенности производства изделий. Зерновой состав периклазового порошка и его влияние на процессы спекания. Безобжиговые периклазовые огнеупоры. Термостойкие периклазовые огнеупоры. Свойства, требования стандартов, области применения.

Модуль 3: Химия и технология керамики на основе чистых оксидов.

Керамика из оксида алюминия – корундовая керамика. Классификация корундовой керамики в зависимости от состава и свойств. Исходные искусственные материалы: технический глинозем и электрокорунд. Природное сырье (силикаты, гидраты глинозема, бокситы). Получение технического глинозема по Байеру. Полиморфизм оксида алюминия. Особенности строения и свойств технического глинозема. Требования к техническому глинозему. Предварительные операции - обжиг и тонкий помол технического глинозема. Специфика оформления изделий по непластичной технологии. Спекание и обжиг корунда. Добавки, активизирующие спекание. Технологические особенности получения прозрачной корундовой керамики. Керамика на основе щелочного глинозема. Свойства, требования и области применения корундовой керамики.

Керамика из диоксида циркония - циркониевая керамика. Химические, физические свойства, полиморфизм диоксида циркония. Сущность и условия стабилизации, критерии выбора оксидов-стабилизаторов, условия стабилизации. Опасность дестабилизации (распада твердых растворов). Специфика технологии изготовления изделий. Свойства и применение циркониевой керамики.

Керамика из оксида бериллия – броммелитовая керамика. Исходные материалы. Требования ТУ к порошкам оксида бериллия. Химические и физические свойства BeO, Особенности технологии, зависимость свойств изделий от способов формования. Факторы, определяющие спекание BeO, изменение свойств порошка BeO при обжиге. Специфические свойства изделий из спеченного BeO. Назначение и области применения.

Керамика из оксида магния – периклазовая керамика. Исходные материалы. Металлургический, каустический и плавленный периклаз. Химические и физические свойства MgO. Технология получения изделий. Пути интенсификации спекания MgO. Характеристика составов и свойств изделий. Прозрачная керамика. Области применения изделий.

Модуль 4: Химия и технология керамики на основе оксидных и тугоплавких бескислородных соединений.

Муллитовая и муллитокорундовая керамика. Сырьевые материалы природные и искусственные. Физические и химические свойства муллита. Анализ диаграммы состояния SiO2 – Al2O3. Примеси и их влияние на свойства изделий. Способы и условия синтеза муллита. Пути регулирования процесса спекания муллита. Особенности технологии по пластичному и непластичному способам. Свойства и применение высокоглиноземистой керамики.

Керамика на основе силикатов магния. Обзор видов, характеристика свойств и применение стеатитовой, форстеритовой, диопсидовой, кордиеритовой керамики. Сырьевые материалы - тальк, каолины, диопсид, тремолит. Поведение сырьевых материалов при нагревании, оформление изделий и термическая обработка, свойства и области применения.

Керамика на основе ТБС. Керамика на основе нитридов, карбидов, боридов и силицидов.

Керамические композиционные материалы и керметы.

4.2  Структура дисциплины

Структура дисциплины «Физико-химические основы технологии керамики и огнеупоров» по разделам и видам учебной деятельности с указанием временного ресурса в часах представлена в табл.1.

Таблица 1

Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

Название раздела	Аудиторная работа (час)	СРС (час)	Итого (час)
Лекции	Практ. занятия	Лабор. занятия
Модуль 1 «Cырье, особенности технологии, структурообразование и свойства керамики и огнеупоров»	2	10	6	27	45
Модуль 2 «Физико-химические основы технологии огнеупоров»	2	10	-	41	53
Модуль 3 «Химия и технология керамики на основе чистых оксидов»	2	10	6	50	68
Модуль 4 «Химия и технология керамики на основе оксидных и тугоплавких бескислородных соединений»	2	10	4	34	50
Итого	8	40	16	152	216

5. Образовательные технологии