CC BY
9
11 3 В Е С Т И Я
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 197 _ .. . .. 1^75
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ СУГЛИНКОВ ПРИ КЕРАМЗИТООБРАЗОВАНИИ
А. В. ПЕТРОВ
(Представлена научным семинаром кафедры технологии силикатов, неорганических веществ и электрохимических производств)
При термической обработке суглинков на керамзит вследствие сложного их химического и минералогического составов в конце температурного интервала вспучивания происходит интенсивное размягчение, и образцы, деформируясь, плавятся.
Величина интервала размягчения, внутри которого происходит нарастание жидкой фазы ¡и переход материала из твердого в пиропла-стическое состояние, зависит в основном от химического состава суглинков и от количества минералов плавней, способствующих появлению жидкой фазы при более низких температурах.
Скорость протекающих процессов, связанных с появлением жид^ кой фазы и образованием новых кристаллических образований, оказывает существенное влияние на величину вязкости образующейся пиропластической массы.
Наблюдениями, как указывает С. П. Онацкий ;[1], установлено, что наилучшие результаты вспучивания глиняных масс получаются при оптимальных соотношениях их вязкости и дробно распределенного внутри массы давления образующейся газообразной фазы.
В связи с этим значительный интерес представляет изучение вязкости при нагревании суглинков, определяющей ход процесса их размягчения и вспучивания. О составе газообразной фазы, количестве и развиваемом ею давлении в период керамзитообразования нами сообщалось ранее »[2]. Вязкость различных легкоплавких глин европейской части союза исследовалась методом закручивания образца В. Ф. Павловым [3] и другими.
Для установления величины вязкости суглинков Томской области при переходе их в пиропластическое состояние нами была использована установка для определения деформации глин под нагрузкой [4]. Так как глинистые породы представляют собой многофазные системы, в которых при нагревании протекают сложные физико-химические процессы, то замерялась кажущаяся (структурная) вязкость.
Исследование проводилось на образцах, имеющих форму колец с высотой и наружным диаметром 16 мм при толщине стенки 2 мм. Толщина стенок колец в !2 мм принималась с расчетом меньшего перепада температур внутри самого материала, что позволило более точно исследовать температурную зависимость вязкости. Нагревание образцов со скоростью 17° в минуту производилось в трубчатой электрической печи с автоматическим регулированием температуры. Изменение высоты деформирующегося образца замерялось индикатором с ценой де-
8*
115
ленин в 0,001 мм, Определение вязкости производились статическим методом, т. е. исследовалось изменение вязкости во времени при постоянной температуре опыта; для ее подсчета использовалась формула, предложенная Н. В. Соломиным [5].
Р-г(1 - Д/)-981
у\= -!--- па из,
1 З-Ы-д *
где г) — вязкость при определенной температуре в паузах; Р— нагрузка в г;
1—время в сек, в течение которого происходит деформация; А/ — деформация в см; ц — площадь поперечного сечения кольца в см; (/—А/)—средняя высота образца после испытания.
Химический состав
Химический
№ п.г1. Месторождения пород п.п.п. БЮ, А !..();;
1 Кирзавод № 10 10,80 60,00 16,00
2 Бакчарское 10,44 60,36 14,23
3 /Колпашевское 6,36 70,92' 12,13
4 Ингузетское 6,04 68,48 И2,67
5 Васюганское 8,72 64,32 15,10
Кривые кажущейся вязкости суглинков пяти месторождений Томской области приведены на рис. 1, химический состав их приводится в табл. 1.
Анализ характера кривых структурной .вязкости, построенных в координатах логарифм вязкости — температура, показывает, что с изменением температуры вязкость пиропластиче-ских масс различных суглинков изменяется по-разному, линейной зависимости между температурой и вязкостью не существует, т. е. эта зависимость усложняется, по-видимому, различным действием их химических и минералогических составов. Начальные точки кривых характеризуют появление жидкой фазы в количестве, достаточном для начала пластических деформаций, конечные переход в жидкотекучее состояние. Аналогичные зависимости установлены нами для всех изученных глинистых пород Томской
960 то НО О , то области.
Вследствие пезиачп-
Рис. 11. 'Кривые кажущейся вязкости суглинков. тельной ТОЛЩИНЫ колец
при термической обработке они не вспучиваются, поэтому измерение вязкости производилось до температуры 1180—1200° С, т. е. до начала жидкотекучего состояния. При более низких температурах пластическая деформация наступает у суглинков Ингузетского, Бакчарского и Васюганского месторождений, суглинки ^Колпашевского месторождения и глины кирзавода № 10 начинают деформироваться при более высокой температуре.
Таким образом, нами установлено, что для исследуемых пород область температур оптимального размягчения лежит между ¡1100—■ 1180° С, кажущаяся вязкость пиропластических масс при этом соответствует в среднем 3-109-^3-108 паузам.
Для установления более точных значений вязкости при температурах вспучивания удобнее пользоваться кривыми зависимости вязко-
Таблица 1
суглинков
состав в % Количество
Fe203 СаО MgO Na30+K20 Сумма органических примесей, %
5,96 3,52 0,48 2,24 100,00 0,40
6,07 2,90 1,63 4,37 100,00 1,32
5,27 2,40 11,96 0,96 100,00 0,61
5,43 2,80 1,52 3,06 100,00 1,42
5,90 2,87 1,48 1,61 100,00 1,37
сти расплава от температуры в координатах температура — двойной логарифм вязкости, которые на довольно значительных участках почти не отличаются от прямых (рис. 2).
По характеру кривых вязкости устанавливается до некоторой степени и роль природных органических примесей в создании необходимого для вспучивания пластического состояния масс. Так, например, суглинки Бакчарского, Ингузетского, Васюганского и других месторождений (табл. 1), содержащие большие количества органических примесей, переходят в жидкотекучее состояние при температурах гораздо меньших, чем суглинки других месторождений.
Рис. 2. Кривые двойных логарифмов кажущейся вязкости
суглинков.
И7
Разработанный метод определения кажущейся вязкости довольно прост, надежен и дает незначительный разброс результатов повторяемых опытов, поэтому может быть рекомендован для определения основного параметра глинистых пород при их тепловой обработке на керамзит.
ЛИТЕРАТУРА
1. С. П. Он а ц кий. (Производство керамзита, Госстройиздат, М., 1962.
2. А. В. Петров. Использование суглинков Томской области для керамзита. Изв. вузов — Строительство и архитектура, Новосибирск, 9, 1966.
3. В. Ф. Т1 а в л о в. Стекло я керамика, 5, 1959; 3, 1960.
4. П. Г. Усов, А. Петров. Деформация изделий из красных глин при отжиге. Изв. ТОЙ, 83, 1956.
о. М. А. Безбородов. Применение моделирования в химической технологии силикатов для случая определения тшроско-тшой вязкости. ДАН СССР, IX, 6, 1948'.
