Обоснование выбора сырьевых компонентов и их характеристика

В качестве сырья для производства керамического кирпича и керамических камней применяют:

· глинистые породы, встречающиеся в природе в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, называемые в целом легкоплавкими глинами;

· органические и минеральные добавки, корректирующие свойства природного сырья (кварцевый песок, шлаки, шамот, опилки, уголь, зола и другие);

· светложгущиеся огнеупорные и тугоплавкие глины, стекло, мел, отходы фарфорового производства, огнеупорного кирпича для получения офактуренного лицевого кирпича, изготавливаемого из легкоплавких глин.

Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины – горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 1000°С в камнеподобный материал.

Легкоплавкие глины относятся к остаточным и осадочным породам.

Наиболее ценной для производства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должно быть менее 20%.

Очень важно для характеристики глины содержание в ней глинозёма Аl₂O₃, повышающего технологические свойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%.

Содержание кремнезёма SiO₂ колеблется в пределах от 50 до 65%. В глинах часть кремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и в несвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов.

Кальций содержится в глинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний – в виде доломита. В некоторых сортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их оксиды (CaO и MgO) достигает 25%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на спекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породах свыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующей обработки или обогащения. Оксиды железа, титана, марганца и других металлов содержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние на целый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают оксиды железа, находящиеся в глине в виде оксида Fe₂O₃ и гидроокиси Fe(OH)₃ и оксиды марганца MnO₂. Они улучшают спекаемость изделий, но придают им окраску.

Калий и натрий входят в глины в виде щелочных оксидов, содержание которых находится в пределах 3, 5-5%, они способствуют образованию легкоплавких эвтектик, снижают огнеупорность глины и температуру спекания.

Сера присутствует в глинах в различных соединениях, ее содержание не оказывает на качество стеновых керамических изделий.

Глинообразующие минералы, определяющие основные свойства глин, представляют собой в основном гидросиликаты глинозема, содержащие кремнезем и окислы железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов. /4, 7/

Требования к глинам, предназначенным для производства керамического кирпича, приведены в табл. 1.4. /8/

Таблица 1.4

П.П.П. (потери при прокаливании) – дают первичное представление о составе глины, характеризуют убыль массы при обжиге, складываются из потери при дегидратации глинистых минералов, при разложении гидроксидов и карбонатов, при разложении примеси гипса и выгорания органических включений. /4/

В качестве сырья для производства керамических стеновых изделий используем голубую кембрийскую глину Чекаловского месторождения. Данная глина является легкоплавкой, среднеспекающейся, низкодисперсной и среднедисперсной, полукислой, с низким содержанием крупнозернистых включений. Химический состав глины представлен в табл.1.5. /1/

Таблица 1.5

Химический состав глины Чекаловского месторождения, масс. %

Свойства глины Чекаловского месторождения:

Влажность – 20%

Механические свойства:

Число пластичности – 17, 7

Связность – 1, 7 МПа

Связующая способность – 42%

Сушильные свойства:

Коэффициент чувствительности к сушке – 1, 32

Воздушная усадка – 7, 5%

Термические свойства:

Огнеупорность – 1200 – 1210°C

Спекаемость – 2, 3%

Огневая усадка – 1, 2%

Отощающим материалом служит природный отощитель – кварцевый песок Тосненского месторождения /1/, который вводят для уменьшения пластичности глин на стадии формования и, следовательно, линейной усадки при сушке и обжиге за счет меньшей водопотребности глиняного теста, что приводит к увеличению прочности изделия. Однако при вводе песка в количестве более 20% от объема массы обычно снижается прочность изделий, повышается их хрупкость, увеличивается трещиноватость из-за полиморфных превращений кварца при обжиге. /4/ Группы песка – крупный, средний и мелкий, с модулем крупности от 1, 4 до 2, 2. Полный остаток на сите №063 – от 10 до 65% по массе. Содержание зёрен крупностью свыше 10 мм – не более 5%, свыше 5 мм – не более 10%, менее 0, 16 мм – не более 10%. Влажность – не более 5%. Включения и засорённость – не допускаются. Содержание пылевидных глинистых и илистых частиц не более 3% по массе. /1/

Технические требования, предъявляемые к песку, приведены в табл. 1.6. /8/

Таблица 1.6

Химический состав песка приведен в табл. 1.7. /9/

Таблица 1.7

Химический состав песка

Оксид марганца Brickmax представляет собой синтетический гаусманнит (Mn₃O₄), имеющий средний размер частиц всего 2 мкм, и содержащий 69% Mn или 95, 4% Mn₃O₄. Продукт не содержит MnO₂ (четырехвалентного марганца).

Благодаря мелкозернистости, чистоте, высокой концентрации Mn и микрокристаллической и сферической структуре частицы хорошо растворяются в шихте и быстро и эффективно реагируют с глиной при обжиге глины в печи. В настоящее время это самый эффективный коричневый пигмент для окрашивания, пригодный для любой линии по обжигу керамики. Brickmax используется для производства светло-коричневых, желто-коричневых, коричневых, темно-коричневых кирпичей и керамической плитки как правило, как пигмент для окрашивания в массе, но также и для поверхностного окрашивания.

Применение Brickmax имеет ряд серьёзных преимуществ:

1) Резкое повышение экономичности процесса:

• снижение брака по цвету с 10-50% до 0, 5-5%;

• снижение необходимого объёма пигмента;

• более экономичное потребление электроэнергии при обжиге

2) Существенное снижение вредности процесса для персонала и окружающей среды за счёт практического отсутствия пыли.

3) Повышение качества конечного продукта:

• использование продукта Brickmax сокращает водопоглощение окрашенного кирпича по сравнению с красным кирпичом,

• улучшается структура поверхности – она становится более гладкой и однородной, без обгорелых пузырей.

Brickmax добавляют в линию подачи шихты в виде порошка. /10/

Барий карбонат (барий углекислый) - добавка в глиномассу при производстве кирпича, помогающая бороться с высолами на поверхности изделий и существенно улучшающая их эксплуатационные и эстетические свойства.

Углекислый барий обычно вводят в глиномассу в виде порошка. /11/

Чем выше процентное содержание солей в глине, тем больше вероятность появления выцвета на обожженном кирпиче. Существуют, однако, другие факторы, играющие столь же важную роль и порой даже более важную в появления выцветов, самый важный из них - пористость обожженного изделия.

В большинстве случаев растворимые соли встречаются в форме сульфатов натрия, калия и кальция. Наличие в глине сульфата кальция приводит к появлению выцвета в виде 6елого налета на тех поверхностях кирпича, с которых испарение влаги происходит 6ыстрее.

Для борьбы с известковым выцветом чаще всего применяется карбонат бария (ВаСО₃). При соединении с растворенной в воде смесителя известью ВаСО₃ вступает в следующую реакцию:

CaSO₄ растворим. + ВаСО₃ нерастворим. = BaSO₄ нерастворим. + СаСО₃ нерастворим.

Как видно, в результате этой реакции образуются две нерастворимых и 6езопасных соли. /12/

Физико – химические показатели углекислого бария показаны в табл. 1.8. /11/

Таблица 1.8