2.2. Опыт применение добавок пав при производстве керамических изделий

Физико-химические способы улучшения свойств керамических изделий путем применения полифункциональных добавок, включая ПАВ, приводятся в работах ряда ученых. Так, в трудах Байера В.Е. и Хигеровича М.И. [38, 33, 39] рекомендуется использовать в качестве добавок отходы целлюлозно-бумажной промышленности – бисульфитный щелок, технический лигнин, гидрофобизирующие продукты нефтехимического синтеза – кубовые остатки высших жирных спиртов (КОВЖС), кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК), модифицированные КОСЖК, окисленный петролатум, нафтеновые кислоты и их соли (мылонафт, асидол-мылонафт), комплексные составы из гидрофобизирующего и гидрофилизирующего компонентов, в том числе смесь добавок КОСЖК и ЛСТ, битумные эмульсии и эмульсосуспензии. Указанные продукты отличаются положительным полифункциональным действием, доступностью, широкой сырьевой базой, они удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям.

Опыт применения добавок при производстве керамических стеновых материалов был обобщен в работах М.Г. Лундиной [40]. В своих трудах она указывает, что добавки ПАВ позволяют интенсифицировать помол глин в шаровых мельницах, повысить производительность оборудования и экономить электроэнергию. Добавки ПАВ при помоле понижают твердость материала (эффект Ребиндера), предотвращают слипание и налипание частиц шихты на мелющие тела и стенки мельниц.

Экономия энергетических ресурсов при производстве стеновой керамики непосредственно связана с улучшением удобоформуемости глиняных масс. В работе Стороженко Г.И. [41] отмечено, что анионоактивные добавки ПАВ способствуют изменению пластических свойств каолинов. Исследованиями Хигеровича М.И. и Байера В.Е. [39] доказано, что добавки ПАВ определенного типа (бисульфитного щелока, технического лигнина) позволяют снизить удельное давление при прессовании сырца из глиносодержащей массы.

Применение ряда добавок (бисульфитного щелока, технического лигнина) позволяет экономить энергетические ресурсы при сушке сырца керамического кирпича, что ведет к снижению расхода топлива на сушку изделий примерно на 20 % [15]. В указанных работах приведены характеристики ряда добавок ПАВ, методы оценки их качественных показателей [40] и способы применения в технологии строительной керамики [39, 15]. Однако для широкого использования поверхностно-активных добавок нужна более детальная систематизация и обобщение результатов исследований по их применению с позиций физической и коллоидной химии, как это сделано для бетонов и растворов [16].

Результаты анализа влияния добавок ПАВ по функциональному назначению и технико-экономическому эффекту при производстве керамических изделий представлен в табл. 2.1.

Итак, применение добавок ПАВ позволяет улучшать формовочные свойства шихты, повышать физико-механические свойства керамических изделий и экономить энергетические затраты при различных способах массоподготовки глинистых масс:

- при помоле сырья в условиях полусухого способа массоподготовки;

- в процессе перемешивания и уплотнения формовочных масс при пластическом способе;

- при массоподготовке сырья по мокрому способу повысить текучесть при заданной влажности шликера или снизить его влажность;

- в процессе формования керамических изделий, их сушки и обжига.

Представленный анализ эффективности влияния химических добавок в технологии строительной керамики показал, что на этапах массоподготовки и формования изделий имеются существенные технологические резервы, позволяющие обоснованно обеспечить повышение качества выпускаемой продукции.

Таким образом, на основании имеющегося опыта по применению химических добавок при производстве строительной керамики, установлена возможность регулирования свойств глинистого сырья и качества изделий.

Опираясь на вышеизложенные теоретические представления по изучаемой проблеме, очевидна необходимость определения влияния различных видов химических добавок на изменение гидрофильности глинистых дисперсных материалов, свойства сырца и обожженных изделий. Это позволит научно обосновать принципы управления процессами формирования структуры керамических изделий на различных технологических стадиях их изготовления.

Таблица 2.1

Технико-экономическая эффективность применения добавок ПАВ

при производстве керамических изделий

Этапы технологии	Влияние добавок ПАВ при различных способах подготовки и формования изделий
	Полусухой	Пластический	Шликерный
1. Подготов-ка сырьевых компонентов	Снижение энергозатрат на измельчение сырья, снижение износа помольного оборудования	Регулирование пластичности глинистой составляющей, снижение энергозатрат на перемешивание	Повышение разжижаемости и текучести шликера, снижение энергозатрат на перемешивание
2. Приготовление формовочной шихты	Увеличение удельной поверхности взаимодействия компонентов твердой фазы, снижение агрегирования мелкодисперсных компонентов	Уменьшение формовочной влажности шихты, повышение пластичности, связующей способности, формовочных масс	Повышение агрегативной устойчивости шликера, снижение энергозатрат на перемешивание и сушку пресс-порошка
3. Формование изделий	Снижение давления прессования, снижение энергозатрат	Снижение энергозатрат при экструзии	Снижение энергозатрат при литье
4. Сушка изделий	Увеличение скорости подъема температуры, сокращение времени сушки
5. Обжиг изделий	Интенсификация спекания, повышение средней плотности и прочности изделий