Методическое пособие 765

Исторически это использовалось в технологии керамической плитки, а на сегодня

поликомпонентные шихты – не новость для кирпичников. Запасы качественного глинистого

сырья, подходящего для производства лицевого керамического кирпича, значительно

уменьшились. Поэтому расширение сырьевой базы отрасли: использование местного и

нетрадиционного сырья приобретает особую актуальность.

Отличительным признаком развитых стран является рациональное потребление

ресурсов, а одним из важнейших направлений ресурсосберегающей деятельности

государства считается эффективное использование отходов производства. Анализ

литературных источников показал, что в качестве добавок можно широко использовать

промышленные отходы и побочные продукты. Постоянный рост промышленных отходов в

нашей стране связан с тем, что, как и ранее, развитие отечественной экономики

сопровождается бесконтрольным отношением к собственным природным ресурсам. Более 90

% (2,7-3,2 млрд т) образующихся в нашей стране промышленных отходов составляют

неорганические продукты добычи и обогащения полезных ископаемых. Установлено, что

использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40 % потребности

строительства в сырьевых ресурсах, до 30 % снизить затраты на изготовление строительных

материалов по сравнению с производством их из природного сырья. К принципиальным

ограничениям широкого использования отходов эксперты относят их неоднородный

химический и фазовый состав, наличие примесей (железа, марганца, хрома, титана, золота,

серебра и др.) и отсутствие экономической стратегии переработки, опирающейся на

современные безотходные технологии обогащения [2].

глинистую

шихту

способствует

Введение

добавок-пластификаторов

в

самодиспергированию глинистых минералов, повышению гомогенизации шихты,

уменьшению усадки образцов, улучшению формовочных свойств (снижению трения между

частицами, снижению нормальной формовочной влажности при пластическом формовании,

снижению удельного давления прессования при полусухом прессовании). При этом

пластифицирующие свойства обеспечивают связность керамической

массы, что

благоприятно влияет на структуру сырца, снижение брака при сушке и обжиге.

добавки

Цель

работы: оценить

влияние

комплексной

органо-минеральной

(отбельной земли) на свойства высококачественного кирпича и оптимизировать состав

глинистой части шихты путем введения легкоплавкой глины.

Экспериментальная часть. В качестве сырьевых материалов использовались глины

месторождений «Латное» и «Стрелица», комплексная органо-минеральная добавка

отработанная отбельная земля.

Глина месторождения «Латное». Интервал спекания – около 650°С.

Технологические свойства глины: формовочная влажность 28,5 %, число пластичности 15,3

%, усадка общая 14,8 – 17 %.

Глина месторождения «Стрелица». Число пластичности глины составляет – 24,7 %.

Химический состав глин и отработанной отбельной земли представлен в табл. 1,

гранулометрический – в табл. 2.

Таблица 1

Химический состав глин месторождений «Латное» и «Стрелица», отработанной отбельной

Вид

земли

Содержание оксидов, %

сырьев.

ппп

компонента

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

Na2O

K2O

P2O3

MnO

S

Глина

61,06

25,04

1,00

1,71

0,39

0,29

0,36

0,37

-

-

-

9,70

«Латная»

Глина

79,9

9,3

4,75

-

1,15

0,11

-

-

-

-

-

4,7

Стрелица»

Отраб.

68,3-

13,8-

5,2-

0,5-

2,2-

5,9-

0,1-

1,2-

0,3-

0,0-0,1

0,0-

-

отбельная

земля

70,3

13,6

5,1

0,6

2,1

5,8

0,2

1,3

0,4

0,3

33

Таблица 2

Гранулометрический состав глин месторождений «Латное» и «Стрелица»

Вид сырьевого

Содержание, %, частиц размером, мм

компонента

1 – 0,25

0,25 - 0,05

Менее 0,001

Глина «Латная»

0,05 – 0,01

0,01 – 0,005 0,005 – 0,001

-

40,0

0,7

2,3

31,75

15,1

14,8

28,25

67,1

Глина «Стрелица»

Отработанная отбельная земля. Отбельные глины – это высокодисперсные

минеральные вещества природного происхождения, содержащие в

своем составе

преимущественно алюмосиликаты, применяются для очистки масел

в масложировой

промышленности.

Таблица 3

Физико-химические характеристики

Отработанная отбельная земля имеет насыпную

отбельных глин

Характеристика

Массовая

плотность 1,34 г/см3, удельную площадь поверхности

24570 см2/г (по теплоте смачивания). Отбельные земли

Гигроскопическая

доля, %

обладают высокими

показателями по

ионно-обменной

15 - 17

способности.

вода

3,5 – 6,5

рН водной вытяжки

Отработанная отбельная земля содержит:

Гранулометрический

состав, мкм

5

- 3-алкилглицерид – 45 – 55 %,

˃150

- растительные воски – 2 – 3 %,

˃100

17

- моно- и диглицериды – 5 – 8 %,

˃63

29

- бентонит – 45 – 50 %.

˃45

49

Рентгенофазовый анализ глинистого сырья проводился на рентгеновской установке

ДРОН 4-07 (рис. 1,2). Расшифровка рентгенограмм приведена в табл. 4.

Таблица 4

Содержание минералов в глинах «Латная» и «Стрелица» по данным рентгенограмм

Наименование минерала

Содержание минерала в

глине, %

Каолинит (7,2; 4,48; 4,19;1,54;1,38)

«Латная» «Стрелица»

62-66

-

Кварц (4,28; 3,35; 1,82; 1,38)

18-20

до 85

Гиббсит (Al O ·3H O) (4,87; 2,29; 1,99; 1,43)

10-13

-

Мотмориллонит, нонтролит и примеси (4,48; 2,57; 2,38;

6-8

4-7

1,64)

Иллит (K (AlFe)2AlSi3O10 (OH)2·H2O) (4,51; 3,9; 3,55;

-

3-4

2,94; 1,72)

Хлорит (Fe Al Si O (OH) )

-

2-3

Галлуазит (Al O ·2SiO ·4H O) (5,66; 2,37; 2,29; 1,67)

-

1-2

Примеси

-

1-2

Серия «Физико-

2(11), 2015

Графическая

я

полученных

моделей

влияния

редняя п

-5. Анализ

«Стрелицы» 10 %.3

при содержании «Стрелицы» 20

%

до 1,78 г/см3

3

содержании «Стрелицы»

tmax =

. 3) получена при

»

1200ºС. При содержании «

ость черепка –

3. С понижением в

обжига 1150º

составе шихты «Стрелицы»

– на 1 %.

3

3

3

Рис. 3.

параметров

+ «Стрелица»

содержании «Стрелицы»

аса

ура обжига 1250ºС.

«Стрелицы»

асов

ºС.

3

3

3

Рис. 4.

(

+ «Стрелица» + отбельная земля (20 %))

ºС, содержании 10 % «Стрелицы»

4 часа

-

«

» 10 %, времени

выдержки при tmax =2 часа

ºС.

37

Повышение прочности на растяжение и термостойкости цементного камня и бетона

достигалось микроармированием хризотил-асбестовым волокном группы 6К, марки А-6К-30.

Важным составляющим элементом бетона повышенной термостойкости является компонент,

который обеспечивает синхронное снижение плотности и теплопроводности за счет его

вспучивания при нагреве. В исследованиях в качестве такого материала выбран шунгит

Зажогинского месторождения, модуль крупности Мкр = 1,43 и насыпной плотностью 500

кг/м3.

Экспериментальная часть. Исследования свойств компонентов бетона повышенной

термостойкости с термодинамических позиций, проведенные методом Ван-Осс-Гуда (VOG)

с применением тестовых жидкостей с известными энергетическими характеристиками [4, 5],

показали правомерность предположения об эффективном совмещении выбранных

материалов – шунгита, цемента, граншлака и асбеста, что обеспечивает стабильность бетона

и его требуемые свойства для огнестойких железобетонных изделий. В результате

планирования эксперимента был подобран рациональный состав бетона повышенной

термостойкости (с расходом материалов на 1 м3): портландцемент – 390 кг; молотый

шунгит – 44 кг; асбест – 13 кг; гранулированный шлак – 950 кг; вода – 295 л. Результаты

проведенных физико-механических испытаний подтвердили теоретические предпосылки

выбора компонентов. Установлено, что бетон имеет улучшенные показатели: прочность на

сжатие12 МПа, прочность при изгибе 2,5 МПа, средняя плотность 1480 кг/м3

[6 – 8].

Основополагающим этапом являлись исследования влияния температурных

воздействий на свойства и структуру бетона на различных масштабных уровнях.

Установлено, что при повышении температуры от 900 °С до 1100 °С происходит изменение

элементного состава цементного камня в зоне его контакта с частицами шунгита (таблица).

Элементный состав цементного камня в зоне его контакта

Таблица

с зернами шунгита после термических воздействий

Химические элементы

Содержание, масс. %

после термических

после термических

и оксиды

С

воздействий при 900°С

воздействий при 1100°С

2,07

32,48

О

47,64

45,14

Na O

-

1,31

MgO

3,92

1,84

Al O

2,09

1,39

SiO

13,92

6,72

S

0,48

0,25

CI

-

0,78

CaO

29,76

9,87

Fe O

0,11

0,23

Итого

100

100