Ресурсосберегающие технологии строительной керамики

Производство керамических изделий требует большого расхода тепла. На производство глиняного кирпича и камней уходит около 10 5 всех топливных ресурсов, использующихся в промышленности строительной материалов. Заслуживает внимание производство стеновой керамики из сырья, позволяющее по сравнению с традиционными видами обходиться с меньшими затратами топлива на выпуск той же номенклатуры. К такому сырью относятся отходы гравитационного и флотационного обогащения углей (углеотходы). УО представляют собой породу темно-серого цвета, состоящую из остатков углерода (до 10 %); глинистых минералов (каолинит); силикатов; алюминатов; ферритов кальция; примесей SiO₂; оксидов кальция и магния. Отходы угля могут быть подразделены:

1. от способов получения: а) твердые, б) жидкие;

2. по гранулометрическому составу: а) мелкодисперсные (фракция  0,14 мм), б) грубозернистые (фракция 0,14…2 мм).

Мелкодисперсные отходы улучшают формовочные свойства массы, активизируют участки во всех физико-химических процессах, протекающих при обжиге, обеспечивающих образование цементной связки.

Грубозернистые создают жесткий каркас, то есть регулируют воздушную и огневую усадку, способствуют уменьшению формовочной влажности сырца до 4…6 %, но мало вовлекаются в физико-химические процессы обжига. Кроме этого УО имеют полидисперсный состав, причем мелкодисперсная фракция будет улучшать формовочные свойства керамической массы, а грубозернистая уменьшать воздушную и огневую усадку, то есть улучшать сушку изделий, в результате чего уменьшится процент брака.

Но в УО имеются примеси, приносящие вред: CaCO₃, MgCO₃, которые разлагаются в процессе обжига с выделением СО₂ (разрешены фракции до 2 мм), фракции > 2 мм вообще не дополняются. Ограниченно их соединение до 1 %. Соединение серы ограничивается до 0,5 %.

Ежегодно отходы углеобогащения составляют 130 тыс тонн. Проблемы эффективного использования УО решается двумя способами:

1. использование УО в качестве топливосодержащей и отощающей добавки (50…55 %);

2. примеси УО в качестве основного сырья для производства керамических изделий.

В первом случае при действующем кирпичном заводе предполагается строительство отделения по подготовке отходов. В этом отделении УО подсушиваются, измельчаются и просеиваются.

Во втором – по мет. пластичности формования. Основная номенклатура: дренажные трубы и плитка пола. Лицевой керамический кирпич нельзя без дополнительной отделки фактурным слоем.

Введение добавок плавней в виде отходов промышленности уменьшает температуру обжига (нефелиновый и красный шлам – отход при производстве алюминия). Нефелиновый шлам помимо глиняных минералов и -белита имеет в составе до 20 % щелочных оксидов. Это позволяет применять их в качестве эффективных плавней, снижается температура обжига керамических изделий до 1080⁰С (1 400⁰С было изначально) за счет получения низкотемпературных быстроспекающихся соединений. Таким образом, температура обжига снижается на 250…300⁰С, усадка вместо 3 % составляет 0,6…1 %, ВП  4 %. Изделия с добавками не склонны к образованию трещин во время обжига и вводятся (5…20 %) по массе.