2.6 Изучение плавкости керамического сырья с добавкой по

диаграмме Na₂O – Al₂O₃ - SiO₂ (на примере суглинков сибирских месторождений и добавок техногенных продуктов)

Для изучения кинетики образования жидкой фазы глинистого сырья некоторых сибирских месторождений (таблица 2.6) и влияния добавок на его плавкость многокомпонентную сырьевую систему приведем к тройной Na₂O - Al₂O₃ - SiO₂. Расчет производится следующим образом. Состав суглинистого сырья пересчитываем на прокаленное вещество. Полученные при этом количества окислов-плавней с учетом молекулярных весов, радиуса катиона и его заряда приводится по формуле, предложенной профессором Новопашиным А.А. [13].

Таблица 2.6 – Химический состав керамического сырья Сибирских

месторождений

Месторождение сырья	Содержание окислов на прокаленное вещество, % по массе
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	R2O	Na2Oприв
1.Байдаевское (Кемеровской обл.)	68,37 80,23x	16,84 19,76x	4,68 -	5,15 -	1,27 -	3,43 -	- 12,26
2.Мысковское (Кемеровской обл.)	48,4 80x	17,2 20x	4,87 -	4,54 -	1,84 -	3,14 -	- -
3.Лузинское (Омская обл.)	70,5 83x	14,5 17x	4,8 -	6,6 -	2 -	1,6 -	- 24,46
4.Андреевское (Омская обл.)	69,3 85,8x	11,4 14,2x	5,2 -	7,36 -	4 -	2,7 -	- 16,5
5.Гусинобродское (Новосибирская обл.)	71,2 84x	13,5 16x	5,2 -	5,2 -	2,3 -	1,9 -	- 12,1
6.Клещихинское (Новосибирская обл.)	70 83x	14,3 17x	5,7 -	6,4 -	2 -	1,6 -	- 12,68
7.Смышляевское (Куйбышевская обл.)	61,9 74,2x	21,5 25,8	7,78 -	1,68 -	3,89 -	3,02 -	- 12,69
8.Батракское (Куйбышевская обл.)	75,8 82,75x	15,8 17,25x	4,03 -	1,39 -	1,17 -	1,17 -	- 5,4
Примечание: х - показаны результаты пересчета на Al2O3/ Al2O3+SiO2; SiO2/ Al2O3+SiO2

Расчет суммарного количества оксидов на приведенный оксид натрия определяется по формуле (2.10)

Na₂O_прив.=0,471FeO + CaO + 1,02MgO + 0,98 K₂O (2.10)

или приближенно:

Na₂O_прив.=0,47FeO + CaO + MgO + R₂O (2.11)

Характерные точки сибирских суглинков 1,2,3,4,5,6 на фазовой диаграмме (рисунок 2.6) расположены в стороне от линии эвтектики, в отличие от смышляевской глины (рисунок 2.6, точка 7), которая обладает стабильной плавкостью. В практике керамзитового производства керамзит, полученный из смышляевской глины является как эталонное керамзитовое сырье. Высокая карбонизированность суглинков резко снижает температуру начала плавления глин и одновременно уменьшает интервал плавкости.

На кривых плавкости (рисунок 2.6), соответствующих постоянному соотношению между Al₂O₃ и SiO₂ кривая плавкости сибирского сырья выходит за точку первой эвтектики и имеет пологий наклон. Расплав при температуре ниже эвтектической и вязкость его изменяется в узком интервале температур; получается меньшая устойчивость вспученной структуры; в результате чего керамзит из сибирских суглинков имеет большую среднюю плотность по сравнению с заполнителем из смышляевской глины, плавящейся при температуре выше эвтектической. Значительно легко можно изменить плавкость суглинков, находящихся правее эвтектической линии, когда сырье не карбонизировано (рисунки 2.6, 2.7 точка 8).

Плавкость глин зависит от характера газовой среды, определяющей состоянием оксидов железа, из которых реакционноспособной является FеО. В этом случае компонентом, создающим восстановительную среду, является органическая добавка, введение которой способствует увеличению интервала плавкости за счет снижения температуры появления расплава. Плавкость и интервал плавления можно изменить путем введения добавок, например, железистых в комплексе с органическими. Суглинок байдаевский имеет интервал плавления 50 ºС, после введения комплексной добавки он расширяется до 95-110 ºС. Диаграммы плавкости доказывают некондиционность суглинистого сырья Сибирских месторождений и необходимость их обогащения, в качестве последних могут быть рекомендованы органожелезосодержащие техногенные отходы (металло-масляная окалина вторичных отстойников металлургических предприятий, железорудные хвосты с добавкой органического ПАВ). Обогащение шихты обеспечило получение марки керамзита 450-500 вместо 550-600. Эффект действия добавок проанализирован с помощью термогравиметрического метода.

Рисунок 2.6 – Расположение точек керамического сырья в системе Na₂O-Al₂O₃-SiO₂ (расположение точек соответствует таблице 5)

Рисунок 2.7 – Кривые плавкости сырья (номера соответствуют таблице, пунктиром показано изменение плавкости при введении добавок плавней)