Общие сведения о сырьевых материалах и корректирующих добавках, применяемых при производстве керамического кирпича
Основным сырьем для изготовления керамического кирпича являются легкоплавкие глины и корректирующие добавки.
Для изготовления кирпича пригодны также тонкодисперсные лессовидные суглинки (лессы), отличающиеся тонкодисперсным состоянием и высоким содержанием равномерно распределенного углекислого кальция – кальцита.
В производстве кирпича используют так называемые спондиловые глины – смесь глинистого вещества с тонкодисперсным известняком и кембрийские глины, отличающиеся хорошей спекаемостью благодаря наличию в них повышенного количества остатков полевошпатовых пород. Реже применяют сухарные ленточные глины.
В качестве сырья используют трепелы, диатомиты, опоки, аргиллиты и другое природное сырье, содержащее глинистые минералы.
По химическому составу пригодны глины, весьма сильно отличающиеся между собой по содержанию основных оксидов, %: SiO2 53-81; Al2O3 7-23; Fe2O3 3-12; CaO 0,5-15; MgO 0,5-3; K2O + Na2O 1-5; SO3 0-3; п.п.п 3-15.
Легкоплавкие глины, в отличие от тугоплавких и особенно огнеупорных глин, сильно засорены сопутствующими примесями, что собственно и определяет их низкую огнеупорность. Количество глинистого минерала (каолинита, монтмориллонита и др.) в легкоплавких глинах зачастую не превышает 50%. Основными примесями в легкоплавких глинах являются кварцевый песок, карбонаты, сульфаты, слюды, железистые соединения, органические примеси. Нежелательными примесями являются также карбонаты и некоторые соединения железа в виде крупных включений. Тонкодисперсные соединения железа окрашивают обожженные изделия в розово-красные тона разных оттенков и снижают температуру спекания.
Чрезмерная пластичность может вызвать деформацию изделий на стадии формования, а повышенная усадка ухудшает устойчивость садки изделий и может вызвать их завал в процессе обжига.
Используемые для производства стеновых материалов легкоплавкие глиныдолжны обладать умеренной пластичностью, усадкой в обжиге (в пределах 3-4%),хорошей связующей способностью и по возможности небольшим коэффициентом чувствительности к сушке. Температура обжига изделий из легкоплавких глин находится в пределах 900-1100 оС и зависит от состава глины, методов их переработки. Интервал спекания легкоплавких глин обычно не превышает 50 оС, а интервал спекшегося состояния практически не наблюдается.
Однако, не все легкоплавкие глины обладают желаемыми и наиболее благоприятными для производства изделий свойствами. В одних случаях это будет, например, повышенная усадка глин в обжиге, затрудняющая обжиг, в других, наоборот, недостаточная пластичность и связующая способность, приводящие к низкой прочности сырца, и т.д. Поэтому в зависимости от свойств глины подбирают составы применяемых для производства масс и способы подготовки глины и переработки масс.
В производстве стеновой керамики в зависимости от природных свойств глины используют следующие виды добавок: отощители, пластификаторы, флюсующие (плавни), топливосодержащие, регулирующие высолы на его поверхности, окрашивающие. В большинстве случаев введение добавок оказывает комплексное влияние.
В качестве отощающих добавок используют песок, шамот, дегидратированную глину, тонкомолотый шлак, золу ТЭС и др. в количестве от 10 до 30 % по массе.
Кварцевый песок - распространенный отощитель. При обычных температурах обжига изделий он не взаимодействует с расплавом и тем самым способствует устойчивости изделий при сушке и обжиге.
Древесные опилки армируют глиняную массу, улучшают формовочные свойства, повышают трещиностойкость при сушке, однако снижают прочность изделий и повышают их водопоглощение. Более эффективно применять 5-10% опилок в сочетании с минеральнымиотощителями.
Отвальные и гранулированные шлаки черной и цветной металлургии, топливные шлаки снижают чувствительность сырца к сушке, повышают трещиностойкость и улучшают процесс обжига.
Пластифицирующие добавки используют для придания малопластичному (тощему) глинистому сырью необходимой формуемости, улучшения сушильных свойств и получения прочных изделий. В качестве пластифицирующих и одновременно обогащающих добавок применяют высокопластичные, тонкодисперсные, огнеупорные или тугоплавкие глины, отходы добычи и обогащения углей, бентонитовые глины, а также органические и ПАВ, электролиты, СДБ, технический лигнин, триэтаноламин. Высокопластичные глины добавляют в количестве до 5 %, лигносульфонаты в виде растворов - 0,3-0,5 % в расчете на сухое вещество. Они повышают пластичность сырья благодаря образованию на поверхности глинистых частиц адсорбционных пленок, играющих роль смазки. Наиболее эффективный способ введения пластифицирующих добавок - в виде шликера или суспензии вместе с водой затворения.
В качестве корректирующих шихту добавок в производстве изделий стеновой керамики могут использоваться экологически безвредные отходы производства и специально приготовленные добавки.
Выгорающие добавки выгорают при обжиге изделий. К таким добавкам относятся: древесные опилки, каменные и бурые угли, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС, гидролизный лигнин и др. Количество добавок в шихте составляют 2,5-15 % по объему.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ