CC BY
103УДК 666.714
В.А. ЕЗЕРСКИЙ, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «НИИКЕРАМ» (п. Гжель, Московская обл.); А.И. ПАНФЕРОВ, главный инженер, ООО «Новоорская керамика» (г. Новоорск Оренбургской обл.)
Каолинитовая глина Новоорского месторождения - эффективная добавка в производстве лицевого кирпича и клинкера
Требования к качеству керамических изделий в последнее время постоянно повышаются — от этого зависят конкурентоспособность, срок окупаемости и рентабельность предприятия, выпускающего эти изделия.
При использовании суглинков и низкодисперсных глин без применения корректирующих добавок довольно сложно получить лицевой кирпич высокого качества. Для улучшения свойств шихты используют двух-или трехкомпонентные составы шихты. Одним из видов добавок являются каолинитовые глины.
Каолинитовыми называют глины, в которых основной составляющей глинистого вещества является минерал каолинит. В зависимости от свойств каолинитовых глин их применяют в различных областях промышленности. Тугоплавкие каолинитовые глины с повышенным содержанием красящих окислов (более 1—3%) широко применяются для производства изделий грубой керамики.
На основании проведенных исследований глинистых пород из различных регионов России и стран СНГ для производства лицевого кирпича установлено, что добавки каолинитовых глин целесообразнее использовать для высокочувствительного к сушке сырья — суглинков и низкодисперсных глин, которые относятся к наиболее распространенному кирпичному глинистому сырью и характеризуются следующими основными показателями и свойствами: содержание 8Ю2 в глинистом сырье составляет более 60—70%; содержание А12О3 — менее 10—14%; количество глинистых минералов в сырье не превышает 30—40% с преобладанием монтморилло-
Вылеживание глины в конусе не менее 1 года
нита и гидрослюды; содержание кристаллического кварца составляет более 30—50%. По гранулометрическому составу глинистое сырье характеризуется как низкодисперсное и грубодисперсное. Содержание фракции <0,001 мм не превышает 25—35%. Данные глинистые породы, как правило, умеренно- и малопластичные, неспекающиеся, легкоплавкие.
В производстве лицевого кирпича каолинитовые глины применяют для улучшения сушильных свойств керамических масс и сокращения сроков сушки сырца, снижения воздушной усадки, расширения интервала спекания, а также для получения изделий светлых тонов. При этом содержание каолинитовых глин в шихте может достигать 50%, что в случае использования привозного сырья существенно повышает себестоимость продукции, но с другой стороны — повышает качество изделий.
Одной из таких глин является каолинитовая глина Новоорского месторождения, рассматриваемая в данной работе.
Геолого-промышленная характеристика месторождения. Новоорское месторождение находится в Новоор-ском районе Оренбургской области, в 3,5 км западнее райцентра Новоорск, на правом берегу реки Кумак, в 10 км западнее железнодорожной ст. Новоорск ЮУЖД и в 40 км северо-восточнее г. Орск.
В структурном отношении месторождение светложгу-щихся глин находится в пределах Магнитогорского син-клинария, состоящее из осадочных образований мезозойской и кайнозойской групп. Залежь вытянута в меридиональном направлении на 2,4 км при ширине 1—1,2 км.
Месторождение эксплуатируется с 1993 г. Ежегодная добыча составила около 150 тыс. м3. На сегодняшний день запасы глины составляют 21,35 млн м3, или при плотности залегания 1,9 т/м3 около 40 млн т.
Месторождение разведано по категории А — скважины пробурены по сети 75x75 м; по категории В — сеть 100x100 м; по С1 — сеть 200x200 м.
К современным образованиям относится почвенно-растительный слой с корнями растений, покрывающий повсеместно площадь участка. Мощность современных отложений 0—0,5 м, средняя по участку — 0,3 м.
Максимальная мощность пород основной вскрыши составляет 4,4 м, минимальная — 0 м, средняя по участку — 1,1 м. Уникальность месторождения заключается в сравнительно малом объеме вскрышных работ, что положительно влияет на себестоимость глины.
Мощность залежи в подсчитанном контуре изменяется от 3 до 20 м, при среднем значении 9,1 м. Площадь горного отвода составляет 261 га.
Добыча глины ведется уступом, средняя высота которого до 10 м, с разбивкой на подуступы до 5 м, для селективной выемки глины, исключающий попадание включений галечника, суглинков, песка, пестроокра-шенных глин. На практике селективная добыча применяется крайне редко ввиду однородности глины по высоте залегания и отсутствия посторонних включений.
май 2012
19
Крупнозернистые включения глины Новоорского месторождения
Примеры применения глины Новоорского месторождения
1. Новоорское месторождение - 100%.
Испытание проводилось с целью получения клинкерных
изделий и черепицы. Глина использовалась без добавок.
2. Норское месторождение - г. Ярославль. Испытание проводилось с целью получения лицевого кирпича светлых тонов. Глина Новоорского месторождения в сочетании с мелом использовалась в качестве добавки, осветляющей керамический камень.
3. Гжельское месторождение - п. Гжель, Московская область. Испытание проводилось с целью получения стенового и дорожного клинкера. Глина Новоорского месторождения использовалась в качестве тугоплавкой добавки.
4. Берлекское месторождение - г. Тетюши, Республика Татарстан. Испытание проводилось с целью получения лицевого кирпича и стенового клинкера. Глина Ново-орского месторождения использовалась в качестве тугоплавкой добавки, а также добавки, улучшающей сушильные свойства.
Глина усредняется на прикарьерном складе и в соответствии с технологическими требованиями вылеживается в конусах не менее 1 г. Вылеживание производится в двух конусах, отгрузка глины ведется поочередно с интервалом в 1 г. Такая схема добычи и отгрузки позволяет дополнительно усреднить глину и соответственно повысить ее однородность по составу.
Учитывая водораздельное положение месторождения, сравнительно небольшое количество атмосферных осадков, а также значительную величину испарения в летнее время, подземные воды не оказывают значительного влияния на отработку участка месторождения открытым способом. Средние показатели влажности глины составляют: в осенне-весенний период — 10—14%; зимний — 14—16%; летний — 6—10%. Данное обстоятельство оказывается весьма важным для заводов, которые эксплуатируют карьеры с повышенной влажностью глины. Если глину Новоорского месторождения заготовить летом, она может служить также эффективной разувлажняющей добавкой.
Характеристика глин. Отличием глины Новоорского месторождения от других каолинитовых глин является ее рыхлая структура из-за повышенного содержания в ней несвязанного кварца. Вследствие этого глина не комкуется, без трудностей дозируется ящичным питателем и перерабатывается в производстве керамических изделий независимо от времени года.
Структура глин рыхлая из-за повышенного содержания несвязанного кварца
По результатам исследований в ООО «НИИКЕРАМ» общее содержание свободного кварца в данной глине составляет 32—34%. Общее содержание крупнозернистых включений в пробах в среднем составляет около 7%, максимальное — до 12%. Крупнозернистые включения в глинистой породе представлены в основном кварцевым песком с размером частиц 0,5—1 и 1—2 мм. Среднее содержание включений размером более 5 мм составляет 0,05%, что не вызовет проблем в применении для производства стеновой керамики. Результаты определения активности карбонатных включений показали, что включения характеризуются как малоактивные. Как показали результаты испытаний образцов, отколы от карбонатных включений отсутствуют.
Минералогический состав глинистой составляющей представлен каолинитом 35—45%; монтмориллонитом 0—12%; гидрослюдой 4—6%.
По гранулометрическому составу новоорская глина относится к средне- или низкодисперсной. По числу пластичности глина характеризуется как умеренно пластичная (число пластичности 9—12). По чувствительности к сушке глина характеризуется как малочувствительная (Кч>180 с), что связано с ее минеральным и гранулометрическим составами.
При разработке составов шихты с использованием каолинитовых глин необходимо учитывать возможное появление высолов, соответственно предусмотреть мероприятия для их устранения. Это относится также и к исследуемой глине. Вероятность появления высолов зависит от состава шихты, скорости сушки, температуры обжига, характера сформированной пористости и др. факторов.
Добавка данной каолинитовой глины позволяет предотвратить образование трещин и интенсифицировать процесс сушки сырца, в обжиге позволяет увеличить интервал спекания до трех раз. В результате улучшается внешний вид и физико-технические характеристики готовых изделий — увеличивается прочность, морозостойкость и другие свойства.
В промышленную компанию входит два предприятия.
ООО «ПЛАСТ» ведет разработку карьера и добычу светложгущейся каолинитовой глины Новоорского месторождения открытым способом в пределах отведенного горным отводом участка в соответствии со всей необходимой нормативной документацией. Срок дей-
20
май 2012
Промплощадка с ж/д тупиком и всей необходимой техникой
Бункерный механизм для погрузки глины в одноразовую тару МКР
ствия лицензии на право разработки месторождения до 31.12.2037 г.
ООО «Новоорская керамика» занимается перевозкой глины с карьера Новоорского месторождения светло-жгущейся глины на склад глинистого сырья своего предприятия, а также ее усреднением и реализацией продукции. Для усреднения глины и погрузки ее заказчикам
ООО «Новоорская керамика» располагает промплощад-кой с ж/д тупиком и всей необходимой техникой. Предприятие отправляет глину железнодорожным и автомобильным транспортом — навалом или в одноразовой таре на заводы Российской Федерации по производству керамики, а также располагает современным бункерным механизмом для погрузки глины в одноразовую тару МКР.
В настоящее время ООО «Новоорская керамика» поставляет глину на 10 заводов в России: ООО «Винербергер Куркачи» (Татарстан, г. Казань), ООО «АСПК» (Татарстан, г. Арск), ООО «Чернушка стройкерамика» (Пермский край), ООО «Камстрой-индустрия» (Татарстан, г. Набережные Челны), ОАО «Керамика» (Башкортастан, г. Белебей), ЗАО «Завод строительных материалов» (г. Тольятти), ООО «Стройполимеркерамика» (г. Воротынск), ОАО «Павловская керамика» (г. Павловский Посад), ЗАО «Фон» Ключищинская керамика (Татарстан, г. Казань) и ЗАО «Новомосковский завод керамических материалов Центргаз» (г. Новомосковск).
В заключение следует отметить, что добавление в шихту каолинитовой глины требует корректировки всех технологических параметров, начиная от подготовки сырья и заканчивая обжигом изделий. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо провести полные лабораторно-технологические испытания с подбором оптимального состава шихты. На основании результатов исследований разрабатывают технологический регламент производства лицевого кирпича, включающий составы шихт, параметры технологии, набор и качественный состав оборудования, предполагаемые свойства готовых изделий и т. д.
Комплексный подход к разработке составов шихт позволяет полностью использовать свойства глин для производства лицевого кирпича и клинкера высокого качества.
Ключевые слова: каолинитовые глины, Новоорское месторождение, керамический кирпич, шихта.
h] ®
май 2012
21
