Расчет состава шихты для производства кирпича

Обновлено: 01.05.2024

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

Режим работы цеха. Номенклатура изделий, характеристика сырья. Расчет состава керамической шихты. Технологическая схема производства кирпича, ее описание. Ведомость оборудования, материальный баланс цеха. Техника безопасности, охрана труда и среды.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	18.04.2013
Размер файла	743,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Строительная керамика - большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений. Изделия строительной керамики отличаются своей долговечностью, высокими художественными характеристиками, кислотостойкостью и полным отсутствием токсичности. В настоящее время предусматривается преимущественное развитие производства изделий, обеспечивающих снижение металлоёмкости, стоимости и трудоёмкости строительства, веса зданий, сооружений и повышение их теплозащиты, развитие мощности по производству строительных материалов с использованием золы и шлаков тепловых электростанций, металлургических и фосфорных шлаков, отходов горнодобывающих отраслей промышленности и углеобогатительных фабрик, техническое перевооружение производства кирпича на базе новейшей техники.

Вот уже несколько тысячелетий кирпич - самый распространенный строительный материал. Кирпич может быть, различным по составу сырьевой смеси, технологии производства и даже форме. Какие же существуют виды и свойства кирпича? Традиционно под кирпичом понимают брусок, изготовленный из глины. Стоящие века церкви, соборы, стены и башни кремлей и по сей день поражающие своей красотой и монументальностью, выполнены именно из керамического кирпича. Помимо неповторимого внешнего вида, прочности и долговечности, к достоинствам такого кирпича можно отнести огнестойкость, высокую звуконепроницаемость, способность сохранять тепло и уравновешивать колебания температур.

По назначению керамический кирпич подразделяется на строительный (рядовой), облицовочный (лицевой) и специальный. Строительный кирпич служит для возведения несущих стен и перегородок, которые впоследствии облицовываются, штукатурятся, окрашиваются. Важно, чтобы несущая способность кирпича была достаточной. Для лучшего сцепления с кладочным раствором боковые грани кирпича могут быть рифлеными. Облицовочный кирпич предназначен для отделки фасадов и интерьеров, в нем не допускаются трещины, отколы, известковые включения, пятна, выцветы и другие дефекты. Выбирая лицевой кирпич, надо особенно внимательно следить, чтобы близко к его поверхности или на ней не было известковых включений: при попадании влаги они разбухают и разрушают кирпич. Разновидности лицевого кирпича - фактурный (с неровным рельефом - "черепашка", "кора дуба" и пр. или правильным геометрическим рисунком на боковых гранях) и фасонный (полукруглый, угловой, скошенный, с выемками и других форм). Последний позволяет изысканно оформлять окна, карнизы, создавать здания с закругленными углами, выполнять арки, своды, колонны. Кроме того, при использовании его исчезает необходимость подрезать обычный лицевой кирпич. Если для строительного кирпича цвет не принципиален, то для лицевого это один из главных параметров. Современный керамический кирпич может быть практически любым, от белого до черного, и даже неоднородного цвета (например "плавающего" от темного оттенка к светлому, от коричневого к синему, от желтого к синему и т. д.). Цвет зависит, прежде всего, от технологии обжига, а также от состава, качества и цвета глины-сырца.

Для расширения цветовой гаммы производители смешивают глины нескольких видов, добавляют в сырьевую смесь красители. Почти любой оттенок можно получить с помощью ангоба и глазури. Ангоб - это тонкий декоративный слой из белой или цветной глины, который перед обжигом наносится на отформованное изделие. Глазурь - цветной стекловидный слой на поверхности кирпича, имеющий характерный блеск. Кроме того, благодаря двойному обжигу уменьшается водопоглощение кирпича, а значит, повышается его стойкость к воздействиям атмосферы. Среди новых разработок в области "декорирования" кирпича - металлополимерное покрытие, позволяющее создать на поверхности изделия неожиданные сочетания цветов, рисунки и надписи. К специальным относят кирпичи, способные "выживать" в экстремальных условиях. Так, кирпич огнеупорный применяется для устройства печей, каминов, дымовых труб. Он изготавливается из шамотной глины путем ее обжига при очень высокой температуре. Этот кирпич имеет высокую плотность и выдерживает частые колебания температур (верхний предел - свыше 10000С); обычно бывает песочно-желтого цвета. Отдельного упоминания заслуживает клинкерный кирпич. Его получают в результате высокотемпературного обжига пластичных глин отборного качества до полного спекания, без включений и пустот. Благодаря особенностям сырья и специальным технологиям получается исключительно прочное, низко пористое, цвето-, износо-, морозостойкое и, как следствие, долговечное изделие.

Строительный керамический кирпич является самым распространённым местным стеновым материалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%.

В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивается выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства.

Расширение ассортимента и, в частности, производство эффективных изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности до 1250-1350 кг/м3 и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м2 наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%.

Необходимо более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурный вид.

Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем пределам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числе отходов других отраслей промышленности.

РЕЖИМ РАБОТЫ ЦЕХА

Основная цель расчета режима работы заключается в том, чтобы в дальнейшем имелась основа для расчета технологического оборудования, расхода сырья, списочного состава рабочих.

Режим работы предприятия характеризуется числом рабочих дней в году, количеством рабочих смен в сутки и количеством часов работы в смену.

Режим работы устанавливается по нормам технологического проектирования предприятия отрасли, а при отсутствии их - исходя из требований технологии. Он служит основным пунктом для расчета технологического оборудования, расходов сырья. Состава рабочих. Поэтому для данного завода с непрерывно работающими сушильными и печными оборудованиями выбран режим работы в 3 смены, в одну смену для приемного отделения, в две смены для подготовительного и формовочного цеха.

Годовой фонд рабочего времени по переделам определяется по формуле:

n- 30 дней ремонт обжиговой печи;

m-количество смен в сутки;

t- продолжительность рабочей смены в часах;

Годовой фонд для отделения приема сырья

Гф.р.в = (365-n)mt = (365-30)1*8 = 2680 час

Для отделения подготовки сырья формования

Гф.р.в = (365-n)mt = (365-30)2*8 = 5360 час

Для отделения формования

Гф.р.в = (365-n)mt = (365-30)2*8 = 5360 час

Для сушильного отделения

Гф.р.в = (365-n)mt = (365-30)3*8 = 8040 час

Для печного отделения

Гф.р.в = (365-n)mt =(365-30)3*8 = 8040 час

Годовой фонд рабочего времени оборудовании по переделам определяется по формуле:

Определение основных параметров и размеров керамического кирпича. Изучение режима работы и производственной программы предприятия по производству кирпича. Анализ технологии производства, расчет состава шихты и подбор технологического оборудования.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	19.05.2014
Размер файла	50,1 K

Федеральное агентство по образованию

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра «Строительные материалы и технологии»

Курсовой проект

на тему: Предприятие по производству кирпича керамического

студент гр. 135.2

Содержание

1. Характеристика кирпича керамического

1.1 Основные параметры и размеры

1.2 Технические требования

1.3 Требования к сырью и материалам

1.3.1 Характеристика и состав сырья

2. Режим работы, производственная программа предприятия

3. Технология производства

4. Расчет состава шихты

5. Расчет и подбор технологического оборудования

Список используемой литературы

Введение

Термин «керамика» происходит (по П. П. Будникову) от слова «керамейя», которым в Древней Греции называли искусство изготовления изделий из глины. И теперь в керамической технологии используют главным образом глины, но наряду с ними применяют и другие виды минерального сырья, например чистые оксиды (оксидная техническая керамика). Керамические материалы - самые древние из всех искусственных каменных материалов. Черепки грубых горшечных изделий находят на месте поселений, относящихся к каменному веку. Возраст керамического кирпича как строительного материала более 5000 лет.

Большая прочность, значительная долговечность, декоративность многих видов керамики, а также распространенность в природе сырьевых материалов обусловили широкое применение керамических материалов и изделий в строительстве. В долговечности керамических материалов можно убедиться на примере Московского Кремля, стены которого сложены почти 500 лет назад.

Керамический кирпич - кирпич, полученный путем обжига в печи глин и их смесей. Производятся:

- одинарный кирпич стандартного размера: 250х120х65 мм;

- полуторный кирпич стандартного размера: 250х120х88 мм;

По своему назначению керамический кирпич подразделяется на рядовой, лицевой и печной.

Керамический кирпич изготавливается из глины, чаще всего красной, и в конце производства проходит обжиг при рабочей температуре в печи до 1000°С.

Существует два способа приготовления керамического кирпича. Первый и наиболее распространенный - пластичный метод: глиняную массу (при влажности её 17 - 30%) выдавливают из ленточного пресса, а затем подвергают обжигу. Второй способ отличается подготовкой сырца - его формируют из глиняной массы с влажностью 8 - 10% сильным прессованием. Но керамический кирпич, выработанный вторым способом, не рекомендуют использовать в помещениях с высокой влажностью.

Есть масса разновидностей керамического кирпича: пустотелый, или экономичный (ещё употребляют варианты "самонесущий" и "дырчатый"); полнотелый, или строительный; облицовочный и его подвиды: глазурованный, фасадный, фасонный и т. д. По фактуре поверхностей различают гладкие и рельефные кирпичи.

То, что керамический кирпич называют "красным" скорее традиция, чем реальное отражение действительности. Сейчас, помимо стандартного красно-коричневого, "кирпичного", возможны варианты белого, абрикосового и даже жёлтого кирпича - всё будет зависеть от глины. Но, говоря о цвете кирпича, надо сказать, что на строительство лучше закупать сразу готовую партию от одного производителя, чтобы потом не пришлось искать такой, же оттенок. Зачастую цветовая гамма у всех немного отличная.

Для экономии денег и времени на строительство часто используется так называемый двойной кирпич. Его размеры отличаются от стандартного одинарного по высоте в два раза: одинарный кирпич 250-120-65 мм, двойной - 250-120-138 мм. Существует и промежуточный вариант - полуторный кирпич (250-120-88 мм).

Технические характеристики керамического кирпича зафиксированы в ГОСТ 7484-78 "Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия" и ГОСТ 530-95 "Кирпич и камни керамические. Технические условия". Вес кирпича в готовом, высушенном, состоянии не должен превышать 4,3 кг. В обозначении кирпича должны быть указаны характеристики морозостойкости (указывается литерой F с цифровым указанием количества циклов замерзания/оттаивания в испытательной термокамере). Так, для средней полосы России самой приемлемой маркой будут кирпичи с обозначением F35. Норма прочности на сжатие зависит от типа строения. Указывается она литерой М и цифровым показателем, который обозначает прочность кирпича при испытаниях на сжатие на прессах (М-75, М-100, М-125, М-150, М-175, М-200). Чем больше здание, тем выше должна быть цифра.

Явно некачественный кирпич содержит в себе различные примеси (например, крупные куски известняка или камней). В дальнейшем это может плохо сказаться не только на внешнем виде дома, но и на его безопасности. Так же браком в керамическом кирпиче является "недожог". Обнаружить его просто: неправильно обожженный кирпич при ударе издает глухой звук и имеет горчичный цвет.

Цены на керамический кирпич зависят от его качества и производителя. Самым дешевым на сегодняшний день является кирпич, произведенный в Белоруссии. Цена на него составляет 70 коп. - 1,1 руб. за штуку. Европейский керамический кирпич, само собой разумеется, дороже: от 14 рублей за штуку. На цену влияет также размер кирпича и то, является ли он полнотелым или пустотелым.

Керамический кирпич может применяться практически везде: при закладке фундамента, возведении несущих стен и межкомнатных перегородок, в печах и каминах (кроме тех мест, где происходит непосредственное соприкосновение с огнем), для облицовки зданий и их внутренней отделки. При этом он устойчив к различным внешним негативным воздействиям, что проверенно временем. Ведь не зря же он, будучи одним из древнейших строительных материалов, дошел и до наших дней.

1. Характеристика кирпича керамического

предприятие производство кирпич керамический

Кирпич керамический должен соответствовать требованиям ГОСТ530-95 «Кирпич и камни керамические. Технические условия».

1.1 Основные параметры и размеры

Кирпич и камни керамические изготовляют в форме параллелепипеда и в зависимости от размеров подразделяют на виды, указанные в таблице 1.

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»

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.

Читайте также: