Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Силикатные материалы строительного назначения из нерудного сырья. Монография
.pdf
ле помещения порошка в водный раствор его подщелачивание усиливается. Термообработка при 6000С и выше приводит к заметной
агрегации и некоторому спеканию частиц, что уменьшает площадь
активной поверхности, и рН начинает снижаться.
Введение добавки ПАВ (триэтаноламина) в количестве 0,5-5 %
в термически обработанный при 450
0
С порошок практически не из-
меняет значение рН, что обусловлено щелочными свойствами этого
соединения. Добавление к порошку серпентинита 10 % каолина также
не вызывает заметного изменения значения рН такой смеси в суспензии. В наибольшей мере требованиям к качеству наполнителя соответствует серпентинитовый порошок с размерами частиц менее 63 мкм,
полученный после термообработки дробленой породы при 450
0
С. При
этом порошок обладает пониженной влажностью и удовлетворительной сыпучестью. Вследствие окисления ионов Fe2+ магнетита порошок осветляется, исчезают черные включения. Процесс окисления затрагивает в основном магнетит, кристаллическая структура и механические свойства серпентиновых минералов изменяются еще в малой
степени, дробление зерен идет преимущественно по окисленным
включениям магнетита (гематиту). Щелочные свойства характеризу-
Сырье
Решето
Грохот гидратационный
Магнитный сепаратор
Молотковая дробилка
Печь
Барабан-холодильник
Шаровая барабанная мельница
Сепаратор
Бункер готового продукта
Рис. 4.1. Блок-схема получения наполнителя
из серпентинитовой породы
121
ются максимальными значениями рН. Введение триэтаноламина несколько модифицирует поверхностные свойства частиц, изменяя их
адгезионное и когезионное взаимодействие. При этом рН частиц не
уменьшается.
Блок-схема получения наполнителя из серпентинитовой породы приведена на рис. 4.1. Технико-экономические расчеты
технологической линии получения наполнителя производительностью
20 тыс. т/год показали, что себестоимость его производства из
серпентинита меньше на 8 %, чем из мела.
Данный способ получения наполнителя из серпентинита обеспечивает следующие преимущества: 1) увеличение выхода наиболее
тонких фракций (менее 0,05 мм) до 75-80 % при однократном измельчении массы; 2) возможность как мокрого, так и сухого рассева порошка; 3) получение химически активного порошка с максимальным
значением рН (около 10,5); 4) резкое уменьшение доли ионов Fe2+ в
структуре серпентиновых минералов и в магнетите вследствие их
окисления, при температуре не превышающей 550
0
С; 5) получение
порошка светлой ок- раски (светло-бурый); 6) использование для
получения минерального порошка всей массы дробленой
серпентинитовой породы; 7) расширение областей применения
серпентинитового порошка, его эффективное использование в
качестве наполнителя в полимерных композициях.
4.2.2. Композиционные материалы с серпентинитовым
наполнителем
Эффективность применения серпентинитового порошка в качестве наполнителя была проверена в реальных полимерных изделиях.
Серпентинитовый порошок-наполнитель вводился в следующие материалы: поливинилхлоридные пленки, герметики и мастики. Особенно
перспективно использование серпентинитового наполнителя в полимерах на основе поливинилхлорида (ПВХ), где в полной мере могут
проявляться его свойства как наполнителя-стабилизатора. Применяемый в качестве наполнителя мел является дефицитным сырьем, а его
рН равен 9-9,5, то есть активность заметно ниже, чем у серпентинитового порошка. Испытания по возможности замены мела в ПВХ-пленочных материалах серпентинитовым порошком с размерами частиц
менее 63 мкм были проведены на Александровском комбинате
искусственных кож.
122
Предварительные лабораторные испытания показали, что наилучшие показатели имеет пленка, в которой в качестве наполнителя
применяется серпентинит, термически обработанный при 4500С с добавкой 0,5 % триэтаноламина. В этом случае пленка имеет лучшие показатели по прочности при разрыве и сопротивлению раздиру в поперечном направлении, по относительному удлинению и показателю
жесткости. Частицы модифицированного серпентинита имеют более
высокую адгезию к матрице полимера ПВХ, что обеспечивает
сопротивление перемещению мелких частиц и приводит к увеличению
прочностных характеристик в поперечном направлении. Это
существенно повышает износостойкость, и, следовательно, увеличивает срок службы пленочных материалов.
При укрупненных производственных испытаниях 20 м.ч. (из
27 м.ч.) мела было заменено на серпентинитовый порошок (термообработанный при 450
0
С с добавкой ПАВ). Сравнение с наполнителеммелом показывает эффективную его заменяемость на серпентинитовый порошок. Отличие данного пленочного материала от материала с
мелом – бежевый цвет. Его физико-механические показатели соответствуют требованиям стандарта, а по ряду показателей оказались лучше
серийного материала. При введении небольшого количества (не более
10 м.ч.) серпентинитового порошка положительный результат достигается и без его дополнительной термообработки.
Мастика эластомерная гидроизоляционная МЭГ (с серпентинитовым наполнителем) имеет следующие физико-механические показатели: массовая доля сухого вещества – не менее 30 %, время высыхания – не более 24 ч, жизнеспособность – не менее 5 сут., предел прочности при разрыве (после отверждения) – не менее 10 кгс/см2, относительное удлинение – не менее 100 %, адгезионная прочность при
отрыве – не менее 2 кгс/см2.
Термообработанный серпентинит можно использовать в
качестве наполнителя и в герметике типа «Форол» строительного
назначения.
Таким образом, проведенные исследования показали принципиальную возможность применения серпентинитовых пород (отходов
переработки асбестовых руд) в качестве природного минерального наполнителя в композиционных материалах (ПВХ-пленках, мастиках и
герметиках). Для этого может быть использован порошок, прошедший
термическую обработку при 4500С (в ряде случаев с добавкой ПАВ) и
с дисперсностью частиц менее 63 мкм.
123
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Фрей, К. Минералогическая энциклопедия/К. Фрей. – Л.:
Недра, 1985. – 512 с.
2. Нетрадиционные виды нерудного минерального сырья/под
ред. У. Г. Дистанова, А. С. Филько. – М.: Недра, 1990. – 261 с.
3. Комплексное развитие сырьевой базы про-мышленности
строительных материалов/И.Б. Удачкин [и др.]. – Киев: Будивэльник,
1988. – 99 с.
4. Стороженко, Г.И. Влияние степени диспергирования глинис-
того сырья на его структуру и технологические свойства/Г.И. Стороженко, В.Ф. Завадский, Г.В. Болдырев//Изв. вузов. Строительство. –
1998. – № 7. – С. 51-54.
5. Юмашева, Е.И. Перспективы развития керамической про-
мышленности России/Е. И. Юмашева//Строит. матер. – 2003. – № 4. –
С. 35-36.
6. Баженов, П.И. Строительная керамика из побочных продуктов промышленности/П.И. Баженов, И.В. Глибина, Б.А. Григорьев. –
М.: Стройиздат, 1986. – 136 с.
7. Andvola, V. The additive of waste to exhaust in pottery:
opportunities for use in tiled manufacture. Behavior of products at heating
and sintering / V. Andvola, L. Bonfatti, T. Manfredini // Tile and Brick Int.
– 1992.8. – № 5. – Р. 341-342, 344-346.
8. Абдрахимов, В. З. Оптимизация состава керамических масс
по физико-механическим свойствам/В.З. Абдрахимов//Изв. вузов.
Строительство. – 2003. – № 1. – С. 45-48.
9. Емельянов, А. Н. Теплопроводность керамзита и песка /
А.Н. Емельянов, Н.И. Романов/ Строит. матер. – 2002. – № 11. – С. 38-
39.
10. Казанцева, Л.К. Природа и основные критерии вспучивае-
мости цеолитизированных пород/Л.К. Казанцева, Е.А. Паукштис //
Строит. матер. – 2002. – № 4. – С. 36-39.
11. Абдурахманов, А.К. Стадии процесса формирования структуры керамики в присутствии добавок/А.К. Абдурахманов, А.М. Эминов, Г.Н. Масленникова//Стекло и керамика. – 2000. – № 10. – С. 21-
23.
12. Токарев, А. В. Подбор кварцевого песка для производства
лицевого керамического кирпича / А.В. Токарев, В.Г. Безродный,
Е.К. Степаненко//Строит. матер. – 2001. – № 2. – С. 33-35.
124
13. Шмитько, Е.С. Управление плотностью прессованных ма-
териалов путем рационального использования потенциала поверхностных и капиллярных сил /Е.С. Шмитько//Строит. матер. – 1993. –
№ 8. – С. 26-29.
14. Ашмарин, Г.Д. Совершенствование технологии полусухого
прессования кирпича/Г.Д. Ашмарин, В. Н. Бурмистров, В.Т.Новинская
//Тр. ВНИИстрома. – 1981. – № 45(73). – С. 3-13.
15. Внедрение научно-технологического комплекса производ-
ства стеновой и кровельной керамики из активированного глинистого
сырья / В. Ф. Завадский [и др.]// Изв. вузов. Строительство. – 2003. –
№ 2. – С. 134-138.
16. Химическая технология керамики: учеб. пособие для вузов
/под ред. И.Я. Гузмана. – М.: Стройматериалы, 2003. – 496 с.
17. Буянов, Ю. Д. Совершенствование техники и технологии
обогащения минерального сырья / Ю.Д. Буянов, Б.П. Сердюк //
Строит. матер. – 1998. – № 10. – С. 24-25.
18. Горшков, Б.С. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений: учеб. пособие для вузов/Б.С. Горшков, В.Г. Савельев, Н.Ф. Федоров. – М.: Высш. шк., 1988. – 399 с.
19. Горбунов, Г.И. Основы строительного материаловедения
(состав, химические связи, структура и свойства строительных
материалов): учеб. изд./Г.И. Горбунов. – М.: АСВ, 2002. – 168 с.
20. Павлов, В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий
строительной керамики/В.Ф. Павлов. – М.: Стройиздат, 1976. – 240 с.
21. Кингери, У.Д. Введение в керамику/У.Д. Кингери – М.:
Стройиздат, 1967. – 499 с.
22. Голованова, С.П. Отбеливание и интенсификация спекания
керамики при использовании железосодержащих глин/С.П. Голованова, А. П. Зубехин, О. В. Лихота//Стекло и керамика. – 2004. – № 12.
– С. 9-11.
23. Августиник, А.И. Керамика/А.И. Августиник. – 2-е изд.,
перераб. и доп. – Л.: Стройиздат, 1975. – 592 с.
24. Гончаров, Ю.И. Разработка технологии высококачественного кирпича на основе суглинков с повышенным содержанием оксида кальция/Ю.И. Гончаров//Строит. матер. – 2004. – № 2. – С. 46-47.
25. Brindley, G.W. The kaolinite-mullite reacktion series: 1. A
study of outstanding prolems. II. Metakaolin. III. The High-Temperature
Phaases / G. W. Brindley, M. Nakahira //Jorn. Am. Ceramic. Soc. – 1959.
–V. 42-№ 7. – Р. 311-314.
125
26. Берг, Л.Г. О влиянии примеси солей на диссоциацию доломита/Л.Г. Берг//ДАН СССР. – 1943. – Вып. 38. – С. 27.
27. Корнилов, А.В. Причины различного влияния известковис-
тых глин на прочностные характеристики керамики/А.В. Корнилов
//Стекло и керамика. – 2005. – №12. – С. 30-32.
28. Мчедлов-Петросян, О.П. Химия неорганических строительных материалов/О.П. Мчедлов-Петросян. – М.: Изд-во лит-ры по
строительству, 1971. – 224 с.
29. Интенсификация спекания кальцийсодержащих керамических масс /Н.Д. Яценко [и др.] // Стекло и керамика. – 2000. – № 9. –
С. 32-34.
30. Ресурсосберегающие технологии керамики, силикатов и
бетонов. Структурообразование и тепловая обработка /под общ. ред.
А.В. Нехорошева. – М.: Стройиздат, 1991. – 481 с.
31. Долгий, В.П. Фазовые превращения соединений железа при
обжиге керамического кирпича / В.П. Долгий, В.З. Абдрахимов,
Е.С. Абдрахимова//Изв. вузов. Строительство. – 2004. – № 11. – С. 39-
43.
32. Вакалова, Т. В. Глинистое сырье Сибири для строительной
керамики/Т.В. Вакалова, В.М. Погребенков, В.И. Верещагин//Строит.
матер. – 2002. – № 7. – С. 14-16.
33. Попов, К.Н. Асбест и асбестоцементные материалы: учеб.
пособие/К.Н. Попов, М.Б. Каддо. – М.: АСВ, 1999. – 32 с.
34. Комплексное использование минерального сырья в строительных и технических материалах: сб. ст. – Апатиты: Кольский НЦ
АН СССР, 1989. – 84 с.
35. Ананьев, А.И. Теплотехнические свойства и морозостойкость теплоизоляционного пенодиатомитового кирпича в наружных
стенах зданий/А.И. Ананьев, В.П. Можаев, Е.А. Никифоров//Строит.
матер. – 2003. – № 7. – С. 14-16.
36. Корнилов, А.В. Наполнитель из серпентинитовой породы
для полимерных композиций/А.В. Корнилов, Т.З. Лыгина//Изв. вузов.
Строительство. – 2005. – № 7. – С. 65-68.
126
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
3
1. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕРУДНОГО СЫРЬЯ
5
2. СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ
18
Структурно-минералогические изменения сырья при его
переработке
26
3. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ОБЖИГОВЫХ
СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
38
3.1. Применение технологических добавок для улучшения
качества глинистого сырья
48
3.2. Влияние способов массоподготовки глинистого сырья на
физико-механические свойства керамического материала
60
3.3. Особенности получения кирпича полусухого прессования
из различных видов сырья
63
3.3.1. Фракционирование глинистого сырья пульсацион-ным
методом
68
3.3.2. Изделия из нетрадиционных видов сырья
70
3.4. Светлоокрашенная облицовочная плитка из
известковистых глин и цеолитсодержащих кремнистых пород
74
Влияние технологических факторов на свойства
керамических материалов
76
3.5. Керамические облицовочные изделия из
полиминеральных глин
81
3.6. Теплоизоляционные керамические изделия
84
3.6.1. Прогноз качества керамзита по разновидностям
глинистого сырья
84
Энергосберегающие добавки техногенного характера в
производстве керамзитового гравия
88
3.6.2. Цеолитсодержащие кремнистые породы – перспективный вид сырья для получения термолитового гравия
89
3.6.3. Диатомовые керамические изделия
90
3.7. Применение местных полиминеральных глин для
изготовления черепицы
91
3.8. Высокотемпературные превращения при обжиге
силикатных материалов
91
127
4. БЕЗОБЖИГОВЫЕ СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
107
4.1. Материалы с повышенными теплоизоляционными
свойствами
111
4.1.1. Цеолитсодержащие кремнистые породы –
нетрадиционный кремнеземистый компонент силикатного
кирпича
111
4.1.2. Теплоизоляционные материалы на основе диатомита,
мелкоразмерного вермикулита и жесткого хризотил-асбеста
114
4.2. Отделочные и герметизирующие материалы
118
4.2.1. Наполнитель из серпентинитовой породы
118
4.2.2. Композиционные материалы с серпентинитовым
наполнителем
122
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
124
Подписано в печать 25.02.2016
Формат 60×84 1/16
Бумага офсетная
Печать ризографическая
7,44 усл. печ. л.
8,0 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз.
Заказ «C» 23
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Офсетная лаборатория Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К. Маркса, 68
Редактор Е. И. Шевченко
128
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]