Подбор шихты для керамического кирпича

Обновлено: 06.05.2024

Вы производите кирпич лицевой, а добавка органики может привести к увеличению показателя водопоглощения кирпича.

Нет, у нас сменилась политика партии и теперь от нас требуют полнотелый рядовой кирпич. Глина требует добавки и было решено использовать шелуху. Вот только никто никогда с ней не работал и не знает в каком количестве её добавлять в шихту, какой объем питателя нужен, шнековый транспортер ставить на подачу или ленточный.

У нас производство полнотелого рядового кирпича. Глинистое сырье-суглинки. В качестве добавки используем опилки-7%, лузгу овса-3,5% и шелуху подсолнечника-3,5%. Шелуха подсолнечника поставляется с перебоями (проблема с наличием), поэтому заменяем на лузгу овса. Транспортер ленточный на подаче добавок. Наибольший эффект в процессе сушки-сочетание шелухи подсолнечника с опилками.

Я думаю технология сушки полнотелого и пустотелого кирпича имеет очень большие отличия и стоит провести в специализированной лаборатории испытания сырья и подбор состава для производства полнотелого кирпича.
P.S. "Рывки" Вашей "партии" от лицевого пустотелого к рядовому полнотелому впечатляют.

Некоторые большие строительные компании просят у нас полнотелый рядовой кирпич. И мы решили попробовать его произвести. Вот только глина очень капризная и переживет она сушку или нет - большой вопрос. Лабораторным данным я не верю. Когда мы первый раз запускали завод, лаборатория сушила нашу глину по всем возможным режимам и со всевозможной шихтой. Результат выдали один - ваш кирпич сушку не переживет. Мы запустились и вуаля - пережил и счастлив.
Режим сушки я уже знаю. Осталось только определиться с шихтой. А с семечками я никогда не работала.

Я думаю, что у каждой шихты свой режим сушки, мы, например, сейчас подаем теплоноситель с t - 76-78 град и получаем после сушки кирпич с абс. влажностью 2-6%. Заявление лаборатории, что кирпич сушку не переживет, совсем мне не понятно, потому что, по-моему при правильном подборе режима - t и скорости нагрева, можно высушить что угодно.

А сколько кирпич идет по сушилке?

Ух ты! Быстро. Рекорд, который выдержал наш кирпич 3 суток. Обычно мы даем ему возможность отдавать воду с небольшой скоростью.

добрый день. мы добавляем шулуху семки в кирпич . ну качество кирпича не очень хорошая.

Для америкоз: Качество - достаточно большое понятие. Какие конкретно дефекты приобретает кирпич после введения этой добавки?

добрый день.
1 при резки сырча когда по подает шулухо рисунок очень не хороший это влияет на качество продаваемой продукции.
2 когда привозят шулуху в ней очень много грязи что рвет струны.
3 и при обжиге кирпича если шулуха по подает с краю она выгорает и получается не очень вид кирпича

Так, а вот второй пункт меня настораживает! Любой обрыв струны на нашем многострунном резчике превращается в целую проблему по ее замене. Мы очень долго боролись с проблемой сухих комочков глины в шихте и заменить её на кусочки грязи в добавке - сомнительная радость.

Нет, у нас сменилась политика партии и теперь от нас требуют полнотелый рядовой кирпич. Глина требует добавки и было решено использовать шелуху. Вот только никто никогда с ней не работал и не знает в каком количестве её добавлять в шихту, какой объем питателя нужен, шнековый транспортер ставить на подачу или ленточный.

В Черновцах добавляют опилки,но падает марка.У нас не получилось.Работаем на мытом отсеве гранита 0-2,25%.износ сильный.

Галина
У нас глина+граншлак+опилы, марка рядового полнотелого кирпича М125. Сушка 42-48 часов. А как уВас с марочностью на шелухе?

У нас суглинки (не глина). Сушка-52-56час. Марка рядового полнотелого кирпича-100.125 редко-150. Предел прочности при сжатии-20МПа(марка 200) , а при изгибе-2,3-2,6МПа(марка 100-125). При использовании шелухи(лузги) подсолнечника предел прочности при изгибе повышается-стабильная М 125

Вопрос Вам всем покажется бестолковым, но все же. Как технолог на заводе определяет, какую добавку использовать в шихте? У нас как было: отвезли глину в лабораторию (еще при самом первом пуске завода) и говорим - дайте шихту. Нам в ответ: глина сложная, нужны добавки. Мы: хорошо, а какие? Они: а какие у вас есть? Мы: песок. Они: ну, вот, песок и сыпьте в таком-то количестве.
Есть главы в книгах, посвященные добавкам и дефектам, которые они устраняют. Но на заборе тоже написано, а там - дрова. Кто-то шелуху использует, кто-то скоп, кто-то отсев гранита. Люди, как Вы к этому приходите?

Отредактировано doctortardis42 (2014-12-05 15:31:32)

Мне кажется, есть несколько критериев, определяющих выбор добавки и основные из них:
- экономический ( стоимостной), включающий в себя стоимость добавки и эконом. эффект от ее применения
- технический ( технологический), наличие оборудования для подготовки и ввода добавки
Но при этом нет четкой границы между критериями, т.к. добавка, которую технически сложно ввести в шихту, приводит к доп. расходам и т.д.
Тем не менее, практически на всех заводах вынуждены применять добавки для того, чтобы получить качественную продукцию.
Наш завод был запроектирован в 80-х годах, с использованием в качестве сырья отходов углеобогащения, по технологии “жесткой” экструзии, с садкой кирпича непосредственно на обжиговые вагонетки.
Но технология не была отработана, пресс СМК – 506 под “жесткую” экструзию не модернизировали, к тому же отходы углеобогащения оказались непригодными для использования из-за невероятной разнородности состава и влажности. Начался поиск сырьевых компонентов для шихты, из которой можно было бы получить брус с формовочной прочностью, достаточной для садки на обжиговые вагонетки высотой 1,6м, т.к. места для строительства сушильных камер просто не было.
В поиске пользовались “классическим методом” “проб и ошибок” и пришли к составу:
-лёссы (суглинки с высоким содержанием пылеватых частиц) – 56% вес. как наиболее доступное, т.е. дешёвое сырьё
- каолин пестроцветный – 24%, глинистый компонент
- золошлаки ТЭЦ – 15%, для обеспечения лучших сушильных свойств
- отходы угледобычи – 5%, для снижения расхода прир. газа при обжиге
Предполагаемые составы шихты испытывались в лаборатории АООТ “Plinfa” Харьков, для определения режимов сушки и обжига.
Сегодня получаем рядовой кирпич, пустотностью 20%, марки М-150.

Керамический кирпич является универсальным отделочно-конструкционным материалом с высокими архитектурно-декоративными свойствами. Прочность, долговечность, цветоустойчивость, высокие гигиенические и эстетические качества керамического кирпича, доступность глинистого сырья, позволили ему стать одним из самых распространенных и востребованных изделий.

В современных условиях качество выпускаемого керамического кирпича является одним из самых важных параметров для заводов. В большинстве случаев низкое качество кирпича связано с низким уровнем исследований глин и слабой отработкой состава шихты.

Важнейшим условием для разработки рациональных составов шихт является проведение квалифицированных исследований глинистого сырья. Любая глина различна по физико-химическим и технологическим свойствам и требует индивидуального подхода. Именно глинистое сырье, его физико-химические и керамические свойства определяют состав шихты, особенности разработки карьера, оптимальные технологические параметры, необходимый количественный и качественный состав оборудования и в конечном счете – свойства готовых изделий. Общие затраты на детальные исследования могут достигать 10-20 тыс. евро, но эти затраты очень быстро окупаются высоким качеством выпускаемой продукции.

В ООО «НИИКЕРАМ» в 2009 году создана современная лаборатория исследования глинистого сырья, аналогов которой в России нет. Разработана новая методика испытаний глин для производства керамического кирпича, что позволяет:

- получить более полную, точную и полезную информацию о свойствах глины;

- повысить уровень лабораторных исследований;

- разработать рациональные составы шихт и основные технологические параметры эффективного производства качественных стеновых керамических материалов.

В современной технологии керамического кирпича разработка составов шихт в зависимости от свойств исходного сырья возможна по следующим основным направлениям.

Использование глинистого сырья без добавок для эффективного производства кирпича возможно в редких случаях - только при условии, если свойства глины, установленные технологические параметры и применяемое оборудование обеспечивают получение высококачественной продукции.

Как правило такие глины характеризуются низким содержанием водорастворимых солей, умеренно- или среднепластичны, мало- или среднечувствительны к сушке. Содержание глинистых минералов находится в пределах 30-50% с преобладанием каолинита и гидрослюды.

Необходимо отметить, что в нашей практике для глинистого сырья исследуемого месторождения всегда разрабатывается несколько составов шихт для повышения эффективности производства и расширения ассортимента продукции.

Отощающие добавки применяют для улучшения сушильных свойств, а в некоторых случаях – и обжиговых. Рекомендуется использовать отощители для глин с содержанием глинистых минералов более 30-40% (преимущественно монтмориллонита и гидрослюды), высокочувствительных к сушке, с усадкой более 6-7%.

Наиболее распространенными подобного рода добавками, применяемыми в производстве кирпича, являются кварцевый песок и реже шамот. Для лицевого кирпича не рекомендуется использование таких отощителей, как углеотходы, золы ТЭС, топливные шлаки и т.п., в связи с образованием высолов, выцветов и других дефектов на поверхности изделий после обжига. Более рационально применение данных добавок в производстве рядового кирпича или поризованных изделий.

Верхний предел крупности отощающих добавок не должен превышать 3 мм. Необходимо, чтобы в песке отсутствовали карбонатные включения размером более 0,5 мм, в шамоте – включения извести.

Следует отметить, что применение минеральных отощающих добавок для суглинков и глин с низким числом пластичности может создать дополнительные проблемы в процессах формирования, сушки и обжига. Связано это с малым количеством глинистых материалов (менее 30-25%), высоким содержанием кристаллического кварца и недостаточной пластичностью сырья для применения минеральных отощителей. В этом случае более предпочтительно применение добавок каолинитовых глин.

Использование смеси глин – наиболее перспективный способ повышения качества и расширение ассортимента кирпича. Разработка составов шихт на основе смеси глин возможна в следующих направлениях:

- улучшение сушильных свойств добавками каолинитовых глин;

- повышение пластических свойств и интенсификация спекания черепка добавками высоко- и среднепластичных глин;

- расширение интервала спекания черепка добавками каолинитовых глин;

- отощение пластичных глин добавками суглинков.

Как правило, перечисленные добавки оказывают комплексное влияние на свойства шихты и готовых изделий. Так, например, добавка каолинитовой глины улучшает сушильные свойства керамической массы, расширяет интервал спекания, осветляет цвет черепка, а в некоторых случаях повышает пластические свойства шихты.

Добавку каолинитовой глины целесообразнее использовать для низкодисперсных глин и суглинков с содержанием глинистых минералов менее 40% для уменьшения чувствительности к сушке. При содержании в породе глинистых минералов мене 15-10% и кристаллического кварца более 70% предпочтительнее использовать добавку высоко- или среднепластичной глины с содержанием глинистых минералов более 40% в качестве отощителя возможно использование добавки суглинка.

Следует также отметить, что при получении клинкерного кирпича в большинстве случаев добавка каолинитовой глины необходима для расширения интервала спекания черепка во избежание деформации изделий при высоких температурах. Однако в зависимости от свойств глинистого сырья в каждом конкретном случае компоновка состава шихты на основе смеси глин может быть весьма разнообразной.

Наиболее распространенной поризующей добавкой являются опилки. Однако использование опилок возможно лишь в северных регионах и некоторых областях средней полосы России. В ООО «НИИКЕРАМ» проводятся исследования по подготовке и применению таких добавок, как пенополистирол, отходы целлюлозно-бумажного производства (скоп), солома, углеотходы, шелуха риса, гречихи, овса, подсолнечника и т.д. Верхний предел крупности поризующих добавок не должен превышать 2-3 мм.

В качестве поризатора возможно также применение карбонатных пород, при соответствующей их подготовке (верхний предел крупности неболее 0,5 мм). В зависимости от вида, дисперсности и содержания добавки изменяется характер пористости черепка и, как следствие, свойства изделий. Подобрав оптимальную добавку для определенной глины, можно существенно повысить эффективность производства и качество поризованного блока.

Образование высолов и выцветов на керамическом кирпиче является достаточно распространенной проблемой для многих кирпичных заводов.

Для устранения высолов и выцветов, возникающих в результате миграции водорастворимых сульфатных солей глинистого сырья, рекомендуется добавлять в шихту соединения бария – углекислый барий или гидрат окиси бария. Более эффективно вводить в шихту соединения бария в виде суспензии. При добавлении в сухом состоянии обязательно тщательное перемешивание компонентов и усреднение шихты. В зависимости от состава и количества водорастворимых солей в глинистом сырье содержание соединений бария в шихте может составлять от 0,05 до 0,5%.

В случае повышенного содержания сульфатных, а также хлористых солей в глинистом сырье, перевод которых в нерастворимое состояние соединениями бария не дает положительного эффекта, рекомендуется использовать данные глины для производства поризованного или рядового кирпича.

Для расширения цветового ассортимента лицевого кирпича методом объемного окрашивания используют следующие добавки в шихту:

- светло- и красножгущиеся глины;

- мел, известняк, мергель, и др. карбонатные пороги;

- окислы марганца, железа, титана, хрома и др. пигменты;

- руды металлов, а также отходы промышленности, содержащие вышеперечисленные окислы.

В зависимости от свойств исходного глинистого сырья, вида, дисперсности и содержания окрашивающих добавок возможно получение лицевого кирпича от белого и светло-серого до темно-коричневого и черного цвета.

Для окраски лицевого кирпича в светлые тона используют добавки светложгущихся глин, карбонатных пород, двуокись титана, а также отходы промышленности. Для производства изделий темных тонов применяют красножгущиеся глины, окиси железа, хрома и марганца, отходы обогащения руд, содержащих данные соединения и пр. При этом отходы промышленности не должны содержать вредных включений. В качестве светложгущихся глин применяют каолинитовые, мергелистые, а также полиминеральные глины с низким содержанием красящих окислов, в качестве красножгущихся – глины с высоким содержанием оксидов железа.

Необходимо учитывать, что при добавлении в шихту карбонатных пород или мергелистых глин увеличивается пористость и водопоглощение изделий, что приводит к быстрому загрязнению фасадов зданий. Для долговечного и качественного лицевого кирпича водопоглощение не должно превышать 14%. Оптимальное водопоглощение лицевого кирпича составляет от 7 до 10%.

Конечно, изложенные способы составления шихт в зависимости от свойства глинистого сырья и требований к качеству готовой продукции могут совмещаться. Однако выбор каждого компонента шихты должен быть объективно обоснован и подтвержден результатами испытаний. Кроме того, необходимо учитывать наличие рекомендуемых добавок в данном регионе, их стоимость, затраты на транспортировку и т.д.

Состав шихты считается удовлетворительным, если его можно рекомендовать для эффективного производства кирпича со следующими основными показателями и свойствами:

- для лицевого пустотелого или полнотелого кирпича: марка прочности – не менее М150, водопоглощение – не более 14%, марка по морозостойкости – не менее F50;

- для поризованного блока: марка по прочности – не менее М100, средняя плотность – не более 800-900 кг/м 3 , марка по морозостойкости – не менее F50;

- для стенового клинкерного кирпича: марка прочности – не менее М300, водопоглощение – 4-8%, марка по морозостойкости – не менее F100;

- для дорожного клинкерного кирпича: марка прочности – не менее М700, водопоглощение – не более 4%, марка по морозостойкости – не менее F200, истираемость – не более 0,5 г/см 2 .

При этом для лицевого и клинкерного кирпича отколы от содержания в сырье карбонатных включений и высолы от водорастворимых солей недопустимы.

Комплексный подход к разработке составов шихт позволяет полностью использовать свойства глин для производства керамического кирпича высокого качества.

Д.В. Кролевецкий, кандидат технических наук, зам. Генерального директора по науке ООО «НИИКЕРАМ»

1 ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Приведены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств керамического кирпича на основе разработанного состава, включающего малопластичную глину Суворотского месторождения Владимирской области, а также олеат натрия и стекольный бой в качестве добавок. Для рассматриваемого в работе состава также приводятся установленные экспериментальным путем технологические параметры. Состав был разработан для получения высокой плотности и прочности при сжатии. Также учитывались такие свойства материала, как пористость и водопоглощение. Для объяснения полученных свойств приводятся данные по исследованию структуры керамического материала при помощи количественного и качественного рентгенофазового анализа, а также путем фотографирования макроструктуры материала на растровом электронном микроскопе. Полученные данные позволили установить характер процессов структурообразования исследуемого материала и на основе известных из литературных источников сведений обосновать полученные значения его физико-механических свойств.

5. Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов: учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1996. – 608 с.

6. Христофоров А.И., Христофорова И.А., Пикалов Е.С., Кутровская С.В. Влияние структуры керамики на прочностные характеристики керамического кирпича // Строительство и реконструкция. – 2011. – № 4. – С. 62–67.

В последнее время в России при строительстве зданий все большее внимание уделяют энергосбережению. Это связано с ростом цен на теплоносители и повышением теплотехнических норм. Поэтому строительство наружных стен при помощи сплошной кирпичной кладки становится неприемлемым, так как по новым нормам при коэффициенте теплопроводности 0,8 Вт/(м•°С) толщина кирпичной стены должна составлять от 1,1 до 4,5 м в зависимости от климатических условий [2].

Таким образом, чтобы соблюсти нормы по теплоэффективности и обеспечить рациональный расход материала, нужно строить дома с многослойными стенами. Наиболее распространен трехслойный вариант, в котором внутренний слой выполняют из полнотелого керамического кирпича, несущего нагрузку, средний слой выполняют из теплоизоляционного материала, обеспечивающего теплотехнические нормы, и наружный слой выполняют из специального облицовочного кирпича [2].

В то же время актуальным направлением в производстве строительных материалов является разработка составов и технологии изготовления, направленных на расширение сырьевой базы регионов, в которых осуществляется производство этих материалов, и на получение продукции с высокими эксплуатационными характеристиками и невысокой себестоимостью [4].

Цель исследования. Данная работа посвящена производству высокопрочного керамического кирпича из глины Суворотского месторождения Владимирской области для выполнения несущих слоев в многослойных стенах. В связи с этим целью работы было получение материала с высокой прочностью при сжатии и высокой плотностью.

Авторами также была поставлена задача рассмотреть зависимость получаемых керамическим материалом свойств от состава шихты и минерального состава входящих в нее компонентов.

Материалы и методы исследования

Применяемая для проведения исследований глина имеет следующий состав (в масс. %) [6]: SiO2 = 67,5; Al2O3 = 10,75; Fe2O3 = 5,85; CaO = 2,8; MgO = 1,7; K2O = 2,4; Na2O = 0,7. Как следует из состава, рассматриваемая глина отличается низким содержанием оксида алюминия (< 13 %), а значит, обладает низкой пластичностью. Следовательно, получаемый на ее основе керамический кирпич будет низкокачественным, и необходимо введение в состав шихты модифицирующих добавок.

В качестве добавок применялись олеат натрия и бой тарного зеленого стекла. В состав применяемого стеклобоя входили следующие оксиды (в масс. %) [6]: SiO2 = 67,7; Al2O3 = 5; Fe2O3 = 1,4; CaO = 6; MgO = 4; Na2O = 14,5; Mn3O4 = 1,5.

Для оценки физико-механических свойств материала на основе исследуемых составов по стандартным для керамики методикам определялись плотность (ρ кг/м3), прочность на сжатие (σсж, МПа), пористость (П, %) и водопоглощение (В, %).

Для исследования влияния минерального состава компонентов шихты применялся метод рентгенофазового анализа на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3. Фотографии макроструктуры исследуемой керамики были получены при помощи растрового электронного микроскопа (РЭМ) Quanta 200 3D.

Результаты исследования и их обсуждение

На основании проведенного эксперимента [6] было установлено, что получение керамического кирпича с высокой прочностью из применяемой глины возможно при влажности формовочной массы 8 %, что соответствует технологии полусухого прессования. При меньшей влажности сырец не обладает достаточно высокими прочностными характеристиками из-за недостаточной связи между частицами материала, а повышение влажности приводит к растрескиванию образцов при обжиге.

Для уменьшения усадки и повышения однородности формовочной массы при смешивании в состав шихты вводился олеат натрия в количестве 0,5 масс. %. Для дополнительного повышения прочности в состав шихты вводился бой зеленого тарного стекла в количестве 10 масс. %. Образующаяся в процессе обжига модифицированного кирпича стеклофаза заполняла крупные поры и становилась связующим между частицами керамики.

Также были экспериментально определены технологические параметры получения высокопрочного полнотелого керамического кирпича на основе исследуемого состава [6]. Технология заключалась в следующем. Глина и стеклобой предварительно измельчались, и в состав шихты отбиралась фракция с размером частиц от 0,3 до 0,63 мм. Олеат натрия предварительно смешивался с водой, а затем смешивался с глиной и стеклобоем до однородной массы. Затем происходило одноступенчатое прессование образцов в виде кубиков со стороной 50 мм при удельном давлении прессования 15 МПа. Полученные образцы высушивались при температуре 100 °С, а затем обжигались при температуре 1050 °С.

Результаты определения исследуемых свойств образцов приведены в табл. 1. За базовый принят состав, состоящий только из глины и воды, а за модифицированный – с добавлением олеата натрия и стеклобоя.

Как известно, свойства материала зависят от его структуры и минерального состава, которые в свою очередь зависят от состава сырьевых материалов и параметров технологического процесса получаемого материала.

Количественное и качественное соотношение минеральных фаз, составляющих исследуемый керамический материал, было определено при рентгено-фазовом анализе и приведено на рис. 1 и в табл. 2.

На основании проведенных исследований и справочных данных о процессах, протекающих в керамических материалах [1, 5], можно оценить характер влияния модифицирующих добавок на минеральный состав и свойства получаемого материала.

Как следует из данных, представленных в табл. 2, введение модифицирующих добавок не приводит к образованию фаз, а оказывает влияние лишь на их количественное соотношение.

При этом олеат натрия в основном оказывает влияние на начальных стадиях технологического процесса. В первую очередь эта добавка снижает поверхностное натяжение воды, которая при этом лучше смачивает поверхность частиц и адсорбируется на их поверхности. Это облегчает перемещение частиц шихты друг относительно друга, что позволяет достичь высокой степени однородности при перемешивании и увлажнении. Кроме того, снижение поверхностного натяжения влаги способствует удалению влаги при сушке сырца, так как облегчается процесс диффузии влаги из внутренних слоев материала к поверхности.

Физико-механические свойства керамического кирпича на основе исследуемых образцов

Данная работа посвящена разработке и исследованию составов шихт для изготовления керамического кирпича, с целью снижения чувствительности масс к сушке, увеличения прочности и улучшения его внешнего вида.

Были изучены следующие свойства: формовочная влажность, воздушная, общая и огневая усадки, водопоглощение, а также предел прочности на изгиб и сжатие по известным методикам. Обжиг проводился в лабораторных условиях при температуре.

Для оптимизации эксперимента был реализован симплекс - решетчатый план Шеффе типа - решётки в локальном участке концентрационного треугольника “Малоступкинская глина - тугоплавкая глина - песок”.

После составления матрицы планирования и определения свойств образцов были проведены соответствующие расчеты и получены приведенные полиномы для вычисления водопоглощения и предела прочности при изгибе для изученного локального участка. Адекватность этих уравнений была проверена по одному из составов треугольника и выявлено что расчетные и экспериментальные значения получились соответствующими друг другу.

Результаты исследования показали, что улучшение качества кирпича из глины Малоступкинского происхождения возможно за счет введения тугоплавких глин других месторождений, а также корректировки состава керамических масс и введения добавок (например: опилок, шамота и др.).

Итогом исследования являются разработанные составы масс, обеспечивающие получение качественного керамического кирпича, соответствующего требованиям стандартов, как по свойствам, так и по внешнему виду.

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ДОБАВОК ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ШИХТ

1 Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Как следует из рассмотренного ранее свойства строительной керамики находятся в прямой зависимости от керамических свойств сырьевых материалов. Из физических свойств наиболее важны пластичность, связующую способность, водопоглощаемость, воздушная и огне вая усадки, огнеупорность, способность ионного обмена с окружа ющей средой и др.

Исследуемое сырье редко отвечает требованиям, предъявляемым к нему для производства керамического материала, обладающего соответствующими физико-механическими характеристиками. Оно может обладать хорошей формовочной способностью, высокой прочностью сырца, но иметь высокий коэффициент чувствительности к сушке и дефекты после обжига или иметь средние показатели всех свойств, а величину связующей способности очень низкую и т.д.

В тех случаях, когда глины в естественном состоянии не удовлетворяют всем предъявленным к ним требованиям, некоторые их свойства изменяют искусственным путем, применяя ряд технологических и конструктивных приемов. К последним относится главным образом усиленная переработка сырья на различных механизмах. Но, в основном, для улучшения свойств формовочной массы и готовых изделий, ускорения сушки, снижения температуры спекания, повышения прочности и морозостойкости применяют разнообразные добавки, приготовленные из природных или искусственных материалов.

Пластифицирующие добавки. Увеличить пластичность и связующую способность глин можно путем добавки высокопластичных глин, сульфитно-спиртовая барда, сульфитный щелок, лигносульфанат натрия, карбоксилметилцеллюлоза, этилсиликат и др.

Высокопластичную глину добавляют через бентонит, а также через отходы, содержащие пластичную глину, в количестве 10-30% в виде шликера при пластической схеме или измельчением в виде порошка при полусухой схеме подготовки массы. В качестве пластифицирующей добавки используют высокопластичные глины с числом пластичности бо­лее 25. При введении высокопластичной глины необходимо контролировать и сравнивать для глин и шихт такие параметры, как связующую способность, коэффициент чувствительности к сушке, качество обжига, пористость черепка, морозостойкость, прочностные характеристики готовых изделий.

Для малопластичных суглинков и суглиносупесей пластичность можно повысить введением гидрофильных поверхностно-активных добавок (сульфитно-спиртовой барды, сульфитного щелока и т.д.) в количестве 0,1 - 1 %.

Содержащиеся в сульфитно-спиртовой бар­де (ССБ) вещества очень дисперсны, так как находятся на границе коллоидного и молекулярного растворения. Они хорошо растворяются в воде и обладают способно­стью понижать поверхностное натяжение на границе раздела вода-воздух.

Отощающие добавки, введенные при необходимости в высокопластичную глину, снижают общую силу сцеп­ления, связность, и, следовательно, пластичность. Умень­шается при этом и количество глинистых частиц на еди­ницу объема массы, вследствие чего смесь становится более тощей, с меньшей усадкой, с лучшими сушильными свойствами.

Отощающие добавки разделяют на природные и ис­кусственные. К природным относятся тощие глины, пес­ки кварцевые и полевошпатные, маршалит, к искусствен­ным— промышленные отходы (молотые шлаки и золы, мыло­нафт, молотые отходы керамического производства, угледобычи и углеобогащения), специально приготовленные (дегидратированная глина, шамот).

Отощающие добавки и электролиты вводятся в массу в количестве: электролиты и органические (мылонафт) 0,05—2,5% от веса сухого вещества, минеральные до 40% и более от объема массы. Отходы угледобычи и углеобогащения содержат до 10% и более горючих веществ, используемых в качестве топлива при обжиге изделий.

К природным отощителям относят различные кварцевые материалы, которые уменьшают пластичность формовочной массы, а также снижают огневую и воздушную усадку. При использовании в качестве отощителя песка в количестве 5 - 30 % необходимо учитывать, что лучшим является горный кварцевый песок с размером зерен 0,25 - 1 мм; очень мелкий песок, особенно слюдистый, ухудшает сушильные свойства изделий и вызывает расслаивание сырца; крупный песок придает изделию грубую шероховатую поверхность и в процессе обжига способствует более быстрому появлению микротрещин в черепке, что снижает механическую прочность изделий. Известняковые и доломитовые пески вообще не пригодны как отощители для обжиговых изделий, так как способствуют появлению "дутика". В кирпично-черепичном производстве, где нет строгих требований к цвету готового изделия и его огнеупорности, разрешается применять рядовой песок.

Природные отощители обычно требуют сравнительно небольшой подготовки. Например, тощие глины, исполь­зуемые в этих целях, если не загрязнены вредными при­месями, идут в производство с карьера; песок требует рассева с целью отделения пылеватых и очень мелких (мельче 0,25 мм), и очень крупных зерен (крупнее 1,5 мм); мелкий песок снижает связность глины, что при­водит к снижению прочности кирпича, ухудшает сушиль­ные свойства изделий, а очень крупный — придает изде­лию шероховатую, грубую поверхность.

Топливные шлаки и золы являются не только отощающими добавками, но одновременно (в процессе обжига) выполняют роль порообразователей, выгорающих добавок и плавней, так как в составе зол тоже находятся угольные, железистые, известковые и стекловатые частицы.

Шахтные глинистые породы являются в основном хорошими отощителями в «сыром» виде, т. е. сразу после добычи, но могут быть использованы в этих же целях и в случае, если они прошли обжиг. Наибольшая крупность зерен не должна превышать 3 мм.

К специально приготовляемым отощителям относятся: дегидратированная глина, шамот, электролиты, молотые кварц, пирофилит, тальк, графит, мылонафт и др.

Глина, обожженная при температуре 450—600° и отдавшая при этом часть хими­чески связанной и гигроскопической воды, называется дегидратированной. При этом степень дегидратации сос­тавляет 40—80%, а число пластичности глины снижается до нуля. Наибольший размер зерен дегидратированной глины не должен превышать 1 мм, в ином случае она не размокнет и останется в виде твердых комков, что вызо­вет брак в изделиях. В шихту для производства кирпича можно вводить до 50 % измельченной аналогично шамоту дегидратированной глины. Шамот предназначен преимущественно для отощения огнеупорной глины в производстве шамотных огнеупоров или раствора для огнеупорной кладки, но применяется в качестве отощителя и при изготовлении строительной керамики. Величина зерен шамота —не более 3 мм. Количество мелких зерен (пыли) не должно превышать 5—10%. Количество шамота в зависимости от используемого сырья и методов формовки в массе может быть 10 - 50 %.

Пирофиллит и тальк обладают высокой спайностью и позволяют не только уменьшить усадку керамических изделий, но и повысить их механическую прочность и химическую стойкость.

Выгорающие добавки. Для понижения чрезмерной пластичности глин, повышения пористости и равномерного обжига керамического материала, а также для снижения расхода топлива используют выгорающие добавки: молотый уголь, изгарь и угольный унос, торф и торфяная пыль, древесные опилки, пробковая мука, кора и т. д. Вводятся до 85% от количества топлива, необхо­димого для обжига.

Молотый уголь. При изготовлении отдельных видов материалов и изделий строительной керамики в глину примешивают некоторое количество тонкоизмельченного угля, который, с одной стороны, является технологи­ческим топливом, необходимым для поддержания про­цесса горения в печи, а с другой — отощителем и порообразователем. Угли могут применяться разные. Для получения кирпича повышенной морозостойкости к гли­не желательно примешивать высококалорийные угли ти­па антрацита, так как образующиеся в обожженной массе, после выгорания угля, замкнутые поры имеют внутри оплавленную поверхность, что способствует проч­ности и снижению водопоглощения полученного мате­риала (например, кирпича). Размер зерен угля не дол­жен превышать 3 мм.

Роль отощителя и одновременно выгорающих добавок в керамической промышленности хорошо выполняют древесные опилки. Желательно применять поперечного пиления опилки, а не фрезерные, как более мелкие и однородные. Во всех случаях перед употреблением опилки просеивают через сито с диаметром отверстия 3 - 5 мм для удаления щепок, коры и прочих крупных включений. В этом случае пос­ле их выгорания образуются мелкие поры, что улучша­ет структуру, теплотехнические свойства, повышает проч­ность и морозостойкость готового изделия.

Опилки в смеси с молотым углем часто применяют как отощитель в количестве 10 - 15 % по объему шихты (объемный вес опилок 200 - 250 кг/м 3 ). Кроме функции отощителя, опилки, особенно в смеси с углем, способствует внутреннему спеканию черепка при обжиге и дают возможность получать облегченные пористо-пустотелые изделия повышенной прочности, равномерно обожженные. Кроме угля и опилок, в состав шихты можно вводить шлаковое топливо (котельные шлаки, зола-унос и т.д.).

Плавни. Для понижения температуры обжига и повышения степени спекания сырца в состав формовочных масс вводят плавни- вещества, которые могут образовывать при обжиге с кремнеземом и глиноземом более легкоплавкие сили­катные расплавы. Плавни можно разделить на два основных вида: име­ющие низкую температуру плавления (собственно плав­ни) и имеющие более высокую температуру плавления, но способные понижать ее в результате протекающих при обжиге физико-химических процессов. К первому виду относятся полевые шпаты, пегматит, сиенит, порфир, гранит, стекло, рудное сырье, а ко второму — известняк, доломит, магнезит. Плавни вводятся, когда нужно получить особо плот­ную, хорошо спекшуюся и даже сплавленную массу.

Пенообразующие добавки — пенообразователи: клееканифольный, смолосапониновый, алюмосульфонатный, дегтеизвестковый, гидролизованная боенская кровь. Дозировка устанавливается опытными данными.

Разувлажняющие добавки — предварительно высу­шенная и дегидратированная глина, известь-пушонка, выгорающие добавки. Дегидратированной глины вводит­ся до 50%.

Противоморозные добавки вводят при необходимости защитить полуфабрикат от действия заморозков —хлористый кальций, хлористый натрий, хлористый алюминий. Вводятся в количестве до 2,5%.

Добавки против выцветов — углекислый, хлористый и фтористый барий. Вводятся до 0,5% от веса глины. Добавки для разрушения известковых включений — хлористый натрий, соляная кислота. Вводятся до 1,5%.

Минеральные пигменты — цветные глины, оксиды ко­бальта, марганца, железа, хрома и др. Рудные материа­лы, оксиды металлов вводятся в количестве до 10% в виде порошка или лучше шлама, добавляемого при обра­ботке глины. Приготовленный краситель в виде шликера содержит в 1 л 0,80—0,95 кг сухого материала.

Иногда для осветления цветовой окраски вводят из­вестняк, размолотый до тонкости, характеризуемой ос­татком 5% на сите 4900 отв/см 2 , а также белые глины.

При экспериментальных работах по пробным замесам определяют оптимальное количество и гранулометрический состав твердых добавок. Если о пластичности, связующей способности и чувствительности к сушке можно судить при испытании сырца, то окончательные рекомендации о качестве шихт с отощителями делаются после испытания образцов, обожженных при нескольких температурах, причем выбирается оптимальная температура обжига. В этом случае, кроме показателей связующей способности, коэффициента чувствительности к сушке, величин усадки, пористости, качества обжига, необходимо тщательно наблюдать за кривой спекания шихт с различными добавками выгорающих материалов.

Список литературы

1. Августинник А.И. Керамика - М.: Промстройиздат, 1957. - 484 с

2. Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов / Учебное пособие для вузов. 2-е издание, переработанное и дополненное М.: Металлургия, 1996. – 608 с.

3. Айрапетов Г.А., Безродный О.К., Жолобов А.Л., Жуков А.В. Строительные материалы – М.: Феникс, 2007. – 620 с.

4. Станевич В.Т. Строительная керамика: учебное пособие. – Павлодар, ПГУ им. С. Торайгырова, 2008. – 96 с.

5. Погребенков В.М. Технология тонкой и строительной керамики. Часть 1: учебное пособие. – Томск, ТПУ, 2005. – 109 с.

6. Пивинский Ю.Е. Теоретические аспекты технологии керамики и огнеупоров. Избранные труды. Том 1. – СПб.: Стройиздат СПб, 2003. – 242 с.

7. Горохова, Е.В. Материаловедение и технология керамики. – Мн.: Вышэйшая школа, 2009. – 222 с.

8. Василовская Н.Г., Енджиевская И.Г., Баранова Г.П. и др. Основы технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей: Учебное пособие – Красноярск: Изд-во СФУ, 2016. – 200 с.

9. Гузман И.Я. Химическая технология керамики: учеб. пособие для вузов. – М.: Стройматериалы, 2003. – 496 с.: ил.

10. Барабанщиков Ю.Г. Строительные материалы и изделия – М.: ACADEMIA, 2008. – 368 с.

Читайте также:

  
• Доска с парусом в руках
  
• Фундаменты мелкого заложения презентация
  
• Обшивка двери а4 б6
  
• Защитное матовое покрытие для стен
  
• Как залить площадку бетоном