Научная статья на тему 'Керамический кирпич из глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения'

Керамический кирпич из глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
149
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
CLAY RAW MATERIALS / PLASTIC MOLDING / CERAMIC BRICK / EMACIATED ADDITIVE / FROST RESISTANCE / ГЛИНИСТОЕ СЫРЬЕ / ПЛАСТИЧЕСКОЕ ФОРМОВАНИЕ / КЕРАМИЧЕСКИЙ КИРПИЧ / ОТОЩАЮЩАЯ ДОБАВКА / МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Наумов А. А., Мальцева И. В.

Представлены результаты лабораторных исследований по определению пригодности глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения для производства керамического кирпича способом пластического формования. Установлено, что при введении в состав шихты горелой шахтной породы в качестве отощающей добавки и золы в качестве топливосодержащей, а также при обработке граней специальным раствором, возможно получение керамических образцов, соответствующих требованиям ГОСТ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Ceramic brick from clay raw material Sukho-Chaltyrskoe field

The results of the laboratory studies to determine the suitability of clay raw materials Sukho-Chaltyrskoe field for production of ceramic brick by the method of plastic molding. It is established that the introduction of the composition of the batch burnt mine rocks as emaciated additives and ash as a fuel-containing, as well as in the processing of faces with a special solution, it is possible to obtain ceramic samples that meet the requirements of GOST.

Текст научной работы на тему «Керамический кирпич из глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения»

Керамический кирпич из глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения

А.А. Наумов, И.В. Мальцева

Академия строительства и архитектуры ДГТУ, Ростов-на-Дону

Аннотация: Представлены результаты лабораторных исследований по определению пригодности глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения для производства керамического кирпича способом пластического формования. Установлено, что при введении в состав шихты горелой шахтной породы в качестве отощающей добавки и золы - в качестве топливосодержащей, а также при обработке граней специальным раствором, возможно получение керамических образцов, соответствующих требованиям ГОСТ. Ключевые слова: глинистое сырье, пластическое формование, керамический кирпич, отощающая добавка, морозостойкость.

С каждым годом запасы глинистого сырья с хорошими керамическими свойствами истощаются [1-3]. Кирпичным заводам приходится работать на низкокачественном сырье и следствием этого является то, что многие предприятия выпускают кирпич, не соответствующий требованиям ГОСТ. В связи с этим возникает необходимость в изыскании путей и способов создания стеновой керамики из низкосортного сырья и различных отходов промышленности [4-8].

В настоящей статье приводятся результаты исследований по оценке пригодности глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения для производства кирпича способом пластического формования.

Исследованное сырье желто-бурого цвета, средней плотности, реагирует с 10% раствором HCl, является кислым, с высоким содержанием красящих оксидов, относится к низкодисперсной группе, содержит 0,17% крупных включений, представленных среднеактивными карбонатами, кристаллами гипса, песком и растительными остатками. По пластичности сырье относится к группе умеренно пластичного, характеризуется высокой чувствительностью к сушке.

Результаты определения вещественного состава и содержания оксидов в глинистом сырье представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица № 1

Результаты определения тонкодисперсных фракций

Содержание фракций, % Размер фракций, мм Классификация

более 0,06 0,060,01 0,010,005 0,0050,001 менее 0,001

1,39 39,81 11,35 17,20 30,25 Низкодисперсное

Таблица № 2

Результаты химического анализа глинистого сырья

Содержание оксидов, % п.п.п.

3102 М2О3 Т102 Бе203 общ. СаО Mg0 303 общ. К2О Ш20

57,82 12,29 1,05 6,01 8,02 1,27 1,38 2,25 1,47 8,80

После высушивания пробу сырья измельчали менее 3 мм, замачивали водой и оставляли вылеживаться на сутки для равномерного распределения влаги. Из подготовленной массы формовали образцы-кубы, балочки и кирпичики.

Определили, что глинистое сырье высокочувствительное к сушке (54с), воздушная усадка образцов составила 8,4 %.

Характеристики обожженных при 1000 0С образцов из чистого глинистого сырья представлены в таблице 3.

На образцах-кубах после капиллярного подсоса появился незначительный белесый налет, который не снимается острым инструментом.

После пропаривания образцов дефектов от карбонатных включений на испытанных образцах не обнаружено.

Таблица № 3

Результаты физико-механических испытаний обожженных образцов

Макроскопическое Общая Предел прочности, МПа Водо-погло- Морозостой-

описание образцов

линейная

цвет наличие трещин и включений усадка, % при сжатии при изгибе щение, % кость, циклы

Светло-красный Трещины

с интенсивным на гранях 9,2 26,0 13,4 13,5 25

белым налетом образцов

При проведении дальнейших работ в представленную пробу глины

вводили добавки - горелую шахтную породу (ш. Майская) и золу замчаловскую.

Зерновой состав добавок приведен в таблице 4.

Таблица № 4

Зерновой состав добавок

Наименование проб Остатки на ситах, % Размер сит, мм

10 5 3 2 1 менее1

Горелая порода 0,6 18,5 18,0 13,5 13,5 35,9

Зола замчаловская 1,0 0,8 2,5 7,5 20,5 67,7

Горелая шахтная порода содержит А1203 - 22,21%; Ре203 - 6,02%; Б03 -1,52% и может быть рекомендована в качестве отощающей добавки для улучшения сушильных свойств глиномассы. Технологическое топливо в горелой породе практически отсутствует.

Зола замчаловская содержит значительное количество технологического топлива (теплотворная способность - 5084 ккал/кг) и повышенное количество сернистых включений (Б03 - 2,18%) и может быть рекомендована как топливная добавка, повышающая равномерность обжига

и способствующая увеличению прочности и морозостойкости кирпича. Рекомендуемое содержание золы в составе шихты по массе - 4-5%.

Для улучшения сушильных свойств образцов в глинистое сырье Сухо-Чалтырского месторождения добавляли горелую породу, измельченную менее 2 мм. Зерновой состав породы представлен в таблице 5.

Таблица № 5

Зерновой состав добавок после измельчения

Наименование сырья Остатки на ситах, % Размер сит, мм

2 1 0,5 0,25 <0,25

Горелая порода 1,42 16,20 23,80 32,88 25,70

Зола 0,50 5,71 20,17 30,77 42,85

Результаты определений чувствительности к сушке образцов при

добавлении в состав глиномасс горелой породы представлены в таблице 6.

Таблица № 6

Чувствительность к сушке опытных глиномасс

Состав шихты, % по массе Формовочная влажность, % Чувствительность к сушке, с

глинистое сырье горелая порода

100 - 21,2 54

85 15 20,1 59

75 25 19,0 70

65 35 18,5 89

60 40 17,9 102

55 45 17,4 112

Как видно по результатам исследований, добавление горелой породы способствует улучшению сушильных свойств глиномасс и при введении 40% горелой породы глиномасса переходит в разряд среднечувствительных к сушке.

С целью улучшения равномерности обжига кирпича в производственной печи, а также повышения прочности кирпича в состав глиномасс, помимо горелой породы, вводили технологическое топливо - 4 % золы.

Характеристики обожженных при 1000 0С образцов, изготовленных из глинистого сырья с добавлением 25 % горелой породы и 4 % замчаловской золы, представлены в таблице 7.

Таблица № 7

Результаты физико-механических испытаний образцов

Макроскопическое описание образцов Общая линейная усадка, % Предел прочности, МПа Водо- Моро-

погло- зостой-

Цвет Наличие трещин и включений при сжатии при изгибе щение, % кость, циклы

Светло-

красный с незначительным белесым Без дефектов 7,2 21,2 10,4 15,5 35

налетом

Как можно увидеть, введенные добавки позволяют улучшить внешний вид обожженных образцов, но при этом несколько ухудшаются прочностные показатели.

С целью улучшения цвета обожженных образцов, т.е. устранения белого налета, на две грани свежесформованных образцов валиком наносили водный раствор № 36 [9, 10] и, после обжига, сравнивали цвет обработанных граней с другими. Было установлено, что грани, обработанные водным раствором № 36, имеют более яркий цвет, белесые налеты на них отсутствуют. Это показывает об эффективности данного кислотного раствора и возможности получения изделий однотонного цвета.

Таким образом, проведенные исследования показали, что из шихты на основе глинистого сырья Сухо-Чалтырского месторождения при введении отощающей и топливной добавок возможно получение обожженных образцов, по характеристикам соответствующим требованиям ГОСТ.

Литература

1. Гуров Н.Г., Наумов А.А., Иванов Н.Н. Подготовка керамической массы на основе закарбоначенного лессовидного суглинка // Строительные материалы. 2010. № 7. С. 42-45.

2. M. Safiuddin, M.Z. Jumaat, M. A. Salam, M. S. Islam, R. Hashim. Utilization of solid wastes in construction materials. International Journal of the Physical Sciences. 2010. №10. pp. 1952-1963.

3. Гурьева В.А. Буровой шлам в производстве изделий строительной керамики // Строительные материалы. 2015. № 4. С. 75-77.

4. Berge B. The Ecology of Building Materials. [Architectural press]. Oxford, 2005. 474 p.

5. Мальцева И.В., Мальцев Е.В. Использование техногенных отходов в производстве ячеистых материалов // Научное обозрение. 2014. № 10-3. С. 715-718.

6. Котляр В.Д., Козлов А.В., Котляр А.В., Терёхина Ю.В. Особенности камневидных глинистых пород Восточного Донбасса как сырья для производства стеновой керамики // Вестник МГСУ. 2014. № 10. С. 95-105.

7. Курилова С.Н. Безобжиговый стеновой кирпич компрессионного формования на основе трепела // Инженерный вестник Дона, 2017, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4095.

8. Столбоушкин А.Ю., Иванов А.И., Стороженко Г.И., Уразов С.И. Получение морозостойкого керамического кирпича полусухого прессования из промышленных отходов // Строительные материалы. - 2011. № 12. С. 4-7.

9. Наумов А.А. Устранение высолов на керамическом кирпиче // Строительные материалы. - 2016. № 5. С. 37-39.

10. Наумов А.А. О возможности получения лицевого кирпича из глинистого сырья Звездинского месторождения // Инженерный вестник Дона, 2015, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3242.

References

1. Gurov N.G., Naumov A.A., Ivanov N.N. Stroitel'nye materialy. 2010. №7. рр. 42-45.

2. Safiuddin M., Jumaat M.Z., Salam M. A., Islam M. S., Hashim R. International Journal of the Physical Sciences. 2010. №10. pp. 1952-1963.

3. Gur'eva V.A. Stroitel'nye materialy. 2015. №4. рр. 75-77.

4. Berge B. The Ecology of Building Materials. [Architectural press]. Oxford, 2005. 474 p.

5. Mal'tseva I.V., Mal'tsev E.V. Nauchnoe obozrenie. 2014. №10-3. pp. 715718.

6. Kotlyar V.D. Kozlov A.V., Kotlyar A.V., Terekhina Yu.V. Vestnik MGSU. 2014. № 10. pp. 95-105.

7. Kurilova S.N. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4095.

8. Stolboushkin A.Yu., Ivanov A.I., Storozhenko G.I., Urazov S.I. Stroitel'nye materialy. 2011. № 12. pр. 4-7.

9. Naumov A.A. Stroitel'nye materialy. 2016. №5. pр. 37-39.

10. Naumov A.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3242.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.