Zagorod50.ru

Загород №50
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сырье для керамических кирпичей

Сырье для керамических кирпичей

Индекс книги: 00373.
ББК 35.41. Силикатные производства.

Производство керамического кирпича.

А.З. Золотарский. Е.Ш. Шейнман.

1989 г. 264 стр. 113 рис. 10 табл.

Рассмотрены требования к керамическому кирпичу, сырье и машины для его обработки. Описаны технология и оборудование для пластического и полусухого способов прессования кирпича, его сушки, обжига, складирования и транспортирования, правила техники безопасности. Изложены материалы по автоматизации технологического процесса.

Современное производство кирпича, обеспечивающее более 30% выпуска стеновых изделий, значительно механизировано. Создан ряд полностью механизированных и автоматизированных производств, на которых установлено отечественное и импортное оборудование. В двенадцатой и последующих пятилетках на основе комплексов новейших машин, оснащенных микропроцессорной техникой, для технологических линий мощностью 18, 30 и 75 млн. шт. усл. кирпича в год будет проведено коренное техническое переоснащение всей подотрасли керамических стеновых материалов. Принята широкая программа освоения и расширения производства керамического кирпича с использованием отходов углеобогащения. Создаются новые технологии и комплексы оборудования для производства керамических стеновых изделий по сокращенному циклу способами полусухого прессования и жесткого формования. Последний способ, например, предусматривает получение пластичных изделий из масс пониженной влажности (13. 15%). Прочность кирпича-сырца, сформованного при этой влажности, повышается в 2. 3 раза. После формования его можно укладывать непосредственно на печную вагонетку, сушить и обжигать в штабеле. Таким образом упрощается транспортная схема технологической линии завода и существенно снижаются затраты на строительство заводов.

Молодому рабочему, начинающему трудовую деятельность в промышленности строительных материалов, будет интересно познакомиться с краткой историей возникновения и развития производства керамических изделий.

Керамикой (от греческого “керамос” — глина) называют изделия и материалы, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов и других неорганических соединений.

Освоение производства керамики восходит к глубокой древности и явилось одним из важнейших достижений первобытного человека в борьбе за существование. Около 5 тыс. лет до н. э. впервые стали применять керамическую посуду для хранения и варки пиши. Твердость, водоустойчивость и огнестойкость этой посуды позволили намного расширить ассортимент съедобных продуктов.

Первым примером применения керамики в качестве стройматериала были глинобитные жилища (4 — 3-е тысячелетие до н. э.), обжигавшиеся снаружи кострами и украшавшиеся росписями. В дальнейшем керамический стеновой материал стали изготовлять в виде камня правильной формы — кирпича. Кирпич является самым древним искусственным стеновым материалом.

Для украшения зданий в Египте и Древнем Иране употребляли глазурованные кирпичи. В особенности развилось производство кирпича в Древней Греции, Древнем Риме, Византии, где из него сооружали сложные конструкции — своды перекрытий, пролеты мостов, акведуки.

На территории нашей страны наиболее древние памятники, связанные с применением керамики в строительстве, сохранились в Средней Азии. Еще в первых веках нашей эры в древнем городе Ахсыкет, расположенном в Ферганской долине, была проложена трасса водопровода из толстых керамических труб. До наших дней дошли мотивы керамики, заложенные в жилых постройках этого города. Бесценные памятники мусульманской архитектуры с применением керамики (цветного кирпича, многоцветных глазурованных плиток) сохранились в Самарканде, Бухаре, Хиве и других городах Средней Азии.

На организацию производства кирпича в Древней Руси в X в. оказал влияние византийский тонкий квадратный кирпич в форме плит различных размеров.

Первыми значительными сооружениями из такого плоского кирпича были Десятинная церковь, Софийский собор и “Золотые” ворота в Киеве, Преображенский собор в Чернигове и др. В 1555 — 1560 гг. в Москве на Красной площади был сооружен замечательный памятник русской архитектуры храм Василия Блаженного. Наряду с обыкновенным кирпичом при его строительстве применяли цветной кирпич, черепицу, разноцветные глазурованные керамические плитки, изразцы, изготовленные из керамических глин и покрытые разноцветными глухими глазурями.

С XVI в. появились царские кирпичные заводы и первый стандартный “государев большой кирпич”.

Постепенно формы и размеры кирпича изменялись. В СССР, в частности, с 1925 г. принят размер обыкновенного кирпича 250X120X65 мм. Но эти размеры не являются незыблемыми. Для повышения производительности труда каменщика и улучшения теплотехнических свойств кладки созданы изделия увеличенных размеров со специальными пустотами и повышенной пористостью для снижения плотности.

До XIX в. техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоемкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине XIX в. создание кольцевой печи и ленточного винтового пресса произвели переворот в технике производства кирпича, а в конце века начали строить сушилки.

Глава 1. Классификация и характеристика керамического кирпича и камней.

  • Классификация керамического кирпича и камней.
  • Требования к кирпичу и камням и их характеристика.
  • Основные свойства стеновых материалов.
  • Определение физико-механических свойств кирпича и камней.

Глава 2. Сырье для производства керамических стеновых изделий.

  • Общие понятия о легкоплавких глинистых материалах.
  • Технологические свойства глин.
  • Лёссовые и кремнистые породы.
  • Использование топливосодержащих отходов промышленности.
  • Добавки для производства керамических стеновых материалов.

Глава 3. Добыча, усреднение и транспортирование сырья.

  • Добыча глины.
  • Усреднение, хранение и транспортирование глины.

Глава 4. Подготовка добавок.

  • Технология подготовки добавок.
  • Оборудование для подготовки добавок.

Глава 5. Обработка глинистого сырья и подготовка шихты при пластическом способе производства.

  • Способы обработки глинистого сырья.
  • Предварительное рыхление глинистого сырья.
  • Дозирование компонентов шихты.
  • Первичное измельчение глинистого сырья и выделение камней.
  • Увлажнение и разувлажнение сырья.
  • Смешивание и вторичное измельчение глинистого сырья и шихты.
  • Тонкое измельчение глинистой массы.

Глава 6. Сухой способ подготовки глинистого сырья и шихты.

  • Приготовление глинистого сырья.
  • Сушка сыпучих материалов.

Глава 7. Производство кирпича-сырца и камней пластическим (экструзионным) способом формования.

  • Оборудование для формования кирпича-сырца и камней.
  • Формующие инструменты для производства кирпича-сырца и камней.
  • Виды брака при прессовании изделий и меры борьбы с ним.
  • Оборудование для резки изделий.
  • Оборудование для укладки кирпича-сырца на сушильные рамки и рейки.
  • Оборудование для загрузки и выгрузки сушилок.

Глава 8. Получение керамических изделий полусухим (компрессионным) способом прессования.

  • Подготовка пресс-порошка.
  • Прессование изделий.

Глава 9. Топливо, применяемое при производстве кирпича.

  • Общие сведения о топливе и его составе.
  • Теплота сгорания топлива, условное топливо.
  • Виды и свойства топлива.
  • Требования охраны воздушного бассейна при сжигании топлива.

Глава 10. Сушка керамических стеновых изделий.

  • Сведения о процессах, протекающих при сушке керамических изделий.
  • Сушка кирпича-сырца в камерных сушилках.
  • Сушка кирпича-сырца в туннельных сушилках.
  • Виды брака при сушке кирпича-сырца и способы их предотвращения.
  • Требования безопасности труда и производственной санитарии при сушке кирпича-сырца.

Глава 11. Основные понятия об обжиге кирпича.

  • Сведения о процессах, протекающих при обжиге.
  • Влияние газовой среды печи на качество керамических изделий.
  • Обжиг керамических изделий из топливосодержащих шихт.

Глава 12. Обжиг керамических изделий в кольцевых печах.

  • Устройство и принцип работы кольцевых печей.
  • Виды садки кирпича-сырца в кольцевые печи.
  • Сжигание топлива в кольцевых печах.
  • Режим обжига керамических изделий в кольцевых печах.
  • Требования безопасности труда при эксплуатации кольцевых печей.

Глава 13. Обжиг керамических изделий в туннельных печах.

  • Устройство и режим работы туннельных печей.
  • Типовые туннельные печи.
  • Сжигание топлива в туннельных печах.
  • Конструкции печных вагонеток.
  • Сушка, разогрев и ввод туннельной печи в эксплуатацию.
  • Производительность коэффициент полезного действия обжигательных печей.
  • Требования безопасности труда при эксплуатации туннельных печей.

Глава 14. Вентиляторы и контрольно-измерительные приборы, применяемые в мечах и сушилках.

  • Назначение и устройство вентиляторов.
  • Эксплуатация вентиляторов.
  • Контрольно-измерительные приборы.

Глава 15. Транспортирование кирпича-сырца при обжиге и отгрузка готовой продукции.

  • Загрузка кирпича-сырца в кольцевые и туннельные печи.
  • Виды садки изделий на печные вагонетки.
  • Механизированная укладка кирпича-сырца в пакеты для обжига.
  • Транспортирование печных вагонеток.
  • Выгрузка кирпича из кольцевых и туннельных печей и отгрузка готовой продукции.

Глава 16. Сокращение расхода топлива при производстве кирпича.

  • Определение расхода топлива, КПД печей и сушилок.
  • Пути экономии топлива.
  • Тепловая блокировка кольцевых и туннельных печей с сушилками.

Глава 17. Бригадные формы организации и оплаты труда на кирпичных заводах.

  • Организация и нормирование труда в бригадах, работающих по единому наряду.
  • Прогрессивные формы оплаты и стимулирования труда.

Приложение 1. Характеристики твердого топлива.

Приложение 2. Технические характеристики туннельных печей.

Требования к сырью для производства кирпича

Глины и суглинки, применяемые в качестве сырья для производства кирпича, представляют собой землистые породы. При проминке с водой они образуют пластичное тесто, способное принимать придаваемую ему форму, сохранять эту форму при высушивании, а после обжига приобретать твердость и прочность.

На земной поверхности глины и суглинки возникли в результате разрушения горных полевошпатовых пород. К этим породам относятся гранит, порфир, гнейс, сиенит и др. Разрушение этих пород происходило и происходит постепенно, под переменным воздействием ветра, воды, тепла и мороза.

Глины, оставшиеся на месте образования, называются первичными или остаточными. В большинстве же случаев глины, были смыты водой или перенесены ледниками и ветром, а затем осели в виде отложений у подножьев гор, в низменностях, в долинах рек, на дне морей и озер. Такие перенесенные глины называют вторичными или отложенными. Именно эти глины в большинстве случаев и используют для производства кирпича.

Глины и суглинки, перенесенные ветром, называют лёссом, а перенесенные ледниками — моренными глинами и суглинками. Последние обычно содержат много окатанной гальки и валунов. Глины, осаждавшиеся на дне озер, часто называются ленточными вследствие характерного для них отложения в виде расположенных один над другим тонких слоев — лент. Все эти разновидности отложенных глин во время своего перемещения, как правило, смешивались с песками, песчаной и известняковой пылью, пропитывались растворами различных минеральных солей. Этим объясняется чрезвычайно большое разнообразие состава и свойств различных глин.

Природная окраска глин и суглинков так же разнообразна, как и их свойства. Встречаются глины белые, черные, различных оттенков желтого, красного, коричневого, голубого и других цветов. Цвет глины после обжига зависит от содержания окислов железа. Глины, содержащие значительные примеси окислов железа, после обжига имеют красный цвет. При небольшом (3—4%) содержании окислов железа обожженная глина получается кремового или бледно-розового цвета, а при еще меньшем их содержании — белого цвета.

В кирпичном производстве чаще всего используют наиболее распространенные поверхностные отложения суглинков желтовато-землистого цвета, дающих после обжига красный (кирпичный) цвет.

Глины и суглинки, используемые для изготовления кирпича, в зависимости от их качества применяют в чистом виде или в смеси с добавками. В качестве добавок берут песок, глины и суглинки других слоев или месторождений, а также опилки, торф или иные примеси, выгорающие при обжиге кирпича. Смесь глины с различными добавками называют шихтой.

Качество готового кирпича во многом зависит от качества сырья. Так, при использовании глины, засоренной камнями, получается брак при формовке, сушке и обжиге. Кроме того, камни могут повлечь поломку оборудования. Слишком жирная глина плохо перемешивается и дает много трещин при сушке сырца. Из чрезмерно тощей глины получается непрочный, легко разрушающийся кирпич.

Основные требования к сырью, свойства глин и способы их определения необходимо знать для правильного выбора участка сырья.

Используемая для изготовления кирпича глина не должна быть засорена включениями гальки и камешков, особенно известняковых (называемых дутиком). Известняковые включения при обжиге кирпича превращаются в комочки негашеной извести. При выдерживании на воздухе эти включения поглощают влагу из воздуха (гасятся) и, увеличиваясь в объеме (приблизительно в 3 раза), разрушают кирпич.

В исключительных случаях, когда уже построенный завод вынужден использовать сырье с включениями дутика (ввиду отсутствия другого сырья), должны приниматься меры к его обезвреживанию. Эти меры заключаются в следующем. Во-первых, при добыче глины необходимо по возможности отбирать и отбрасывать все обнаруженные включения, а участии глины, наиболее засоренные дутитам, не разрабатывать. Во-вторых, для обезвреживания мелких зерен дутика (до 3—4 мм) глину следует увлажнять соленой водой, добавляя к воде поваренную соль из расчета 30—35 кг на 1 тыс. кирпичей. И, наконец, рекомендуется обожженный кирпич сразу же после его выгрузки из печи погружать на несколько минут в воду. При этом комочки обожженной извести внутри кирпича сразу превращаются в известковое молоко, равномерно распределяющееся в порах кирпича, благодаря чему кирпич не разрушается.

Однако все перечисленные меры усложняют и удорожают производство, поэтому при выборе сырьевой базы для нового кирпичного предприятия следует избегать сырья, засоренного известняковыми включениями.

Одним из важнейших свойств глины, определяющих ее пригодность для кирпичного производства, является пластичность. Под (пластичностью понимают способность глины при ее замачивании и проминке давать связное, легко формующееся (пластичное) тесто, сохраняющее приданную ему форму. Это свойство у разных глин выражено в различной степени. Различают глины малопластичные (тощие), средней пластичности (кирпичные) и высокопластичные (жирные — гончарные). Лучшими для производства кирпича являются глины и суглинки средней пластичности. Если таких глин нет, можно использовать и жирные глины, но с обязательным отощением, т. е. добавкой песка или других непластичных материалов.

Пластичность глины зависит от ее зернового (гранулометрического) состава, т. е. наличия в ней песка, Пыли и мельчайших частиц (менее 0,005 мм), последние собственно и являются глинистым веществом. Большое количество пыли в глине нежелательно, так как пыль понижает связность глины, затрудняет сушку, способствует растрескиванию кирпича при обжиге и ‘охлаждении, а также уменьшает прочность кирпича.

С увеличением ‘Содержания песка пластичность глины понижается. Глины с повышенным содержанием песка — суглинки — обычно используют в кирпичном производстве без отощения, а иногда они сами служат отощителями для более жирных глин.

При высушивании глиняных изделий происходит так называемая воздушная усадка, т. е. изделия уменьшаются в размерах. Воздушная усадка у различных глин может быть от 5 до 12°/о, а иногда и более. С увеличением воздушной усадки при других равных условиях ухудшаются сушильные свойства глины, поэтому в глины с большой усадкой вводят песок или другие отощающие добавки в таком количестве, чтобы усадка не превышала б—8%.

Сушильные свойства глины имеют важное значение. Эти свойства должны обеспечивать высушивание кирпича-сырца в нормальных производственных условиях без особых мер предосторожности, в короткие сроки, без трещин и искривлений.

Высушенный сырец должен быть достаточно прочным. Он должен выдержать, не ломаясь, перевозку к обжигательной печи и садку в нее высотой до 30 и более рядов кирпича в зависимости от размеров печи.

Кирпич из разных глин большей частью обжигают при температуре от 900 до 1000°. Если температура обжига более высокая, чем это допустимо для данной глины, то кирпичи пережигаются, т. е. размягчаются, теряют правильность формы или даже сплавляются между собой ,в сплошные глыбы. Желательно, чтобы глина имела достаточный, как говорят, интервал спекания, т. е. достаточную (не менее 50—80°) разницу между температурой нормального обжига и температурой размягчения и сплавления кирпича. При наличии такого интервала спекания случайное увеличение температуры при обжиге не будет опасным и не повлечет брака. Кроме того, обжиговые свойства глины должны позволять проводить обжиг и охлаждение кирпича в небольшие сроки и получать кирпич без трещин.

Наконец, что самое важное, глина должна быть такой, чтобы изготовленный из нее в производственных условиях кирпич обладал достаточной прочностью, достаточной морозоустойчивостью, и, по возможности, не только отвечал всем другим требованиям существующего стандарта на кирпич, «о и превышал эти требования.

Если глины по своему качеству не отвечают некоторым из перечисленных выше требований, а крупных залежей лучшей глины поблизости от данного колхоза не имеется, следует подобрать искусственную сырьевую смесь, пригодную для получения из нее кирпича. Для этого к глине добавляют, как уже указывалось, те или иные примеси (песок, суглинок, опилки, торф, другие сорта привозной глины и т. п.), подбирая такой состав шихты, который обеспечил бы наилучшее качество кирпича при наименьших производственных затратах.

Одновременно с подбором оптимальной (наилучшей) шихты необходимо разработать технологический процесс с учетом особенностей сырья. Надо предусмотреть также надлежащую подготовку и обработку глины, соответствующие условия формовки, сушки и обжига кирпича для обеспечения нормального хода производства и продуктивной работы кирпичного завода.

Характеристика сырья для производства керамических строительных изделий

Главная > Курсовая работа >Строительство

Классификация и назначение изделий для облицовки фасадов зданий

Керамические изделия для облицовки фасадов зданий подразделяются на конструктивные и декоративные.

Декоративные изделия служат для облицовки стен в процессе строительства, а также крупноразмерных стеновых панелей при изготовлении их на домостроительных комбинатах.

Фасадные керамические глазурованные большеразмерные плитки служат для облицовки наружных стен кирпичных зданий после их полной осадки и цокольных панелей. Для облицовки цокольных частей зданий и стен подземных пешеходных переходов применяют глазурованные цокольные плитки. Для декоративной отделки зданий служит и мозаичная керамика, которая представляет собой мелкоразмерные тонкостенные плитки различного цвета, наклеенные в виде ковра на бумажную основу.

Конструктивные изделия наряду с декоративными свойствами обладают качествами конструктивного материала. К ним относятся лицевые кирпич и камни.

Керамические лицевые кирпич и камни (рис. 1, 2) подразделяются на полнотелые и пустотелые. Размеры этих изделий должны соответствовать ГОСТ 7484—69 (табл. 1). Кирпич глазурованный, кроме того, должен соответствовать ТУ 355—66 Главмоспромстройматериалов.

Кирпич и камни должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами и углами, с четкими гранями и ровными двумя смежными лицевыми поверхностями — тычковой и ложковой.

Отклонение стороны кирпича по длине от прямого угла (косоугольность) допускается не более 3 мм. Искривление лицевых поверхностей и ребер не должно превышать по ложку 3 и по тычку 2 мм.

Лицевые поверхности кирпича и камней могут быть гладкими, рельефными или офактуренными. Изделия должны иметь чистый тон и равномерный цвет без пятен, выцветов в других дефектов, заметных на расстоянии 10 Ж.

Основные размеры лицевых кирпича и камней (мм)

Керамический лицевой кирпич

Керамический лицевой камень

Керамический лицевой трехчетвертной камень

Размеры кирпича и камней, длину трещин и отбитости или притупленности углов и ребер измеряют с точностью до 1 мм шаблонами. Ширина посечек определяется с помощью мерной лупы с четырехкратным увеличением.

Искривление поверхностей и ребер определяют с точностью до 1 мм величины наибольшего зазора между поверхностью или ребром приложенного к нему угольника.

Косоугольность определяют, прикладывая угольник к тычку и замеряя наибольший зазор между ложком и внутренним краем угольника.

Известковые включения (дутики), вызывающие разрушение кирпича и камней, не допускаются.

Кирпич и камни, изготавливаемые методом двухслойного формования, не должны расслаиваться по контакту лицевого слоя и основной массы. Толщина лицевого слоя должна быть не менее 3 мм.

Зерновой состав глин

Керамические строительные изделия изготовляют из пластичного сырья с добавкой непластичных отощающих материалов — шамота, дегидратированной глины, кварцевого песка. Глины являются связующим веществом, а отощающие добавки служат для уменьшения усадки изделий. В ряде случаев для снижения температуры обжига и получения более прочных изделий в состав массы вводят плавни и минерализаторы. Для улучшения внешнего вида изделий и придания им стойкости их покрывают специальными пленками.

Глинами называют землистые обломочные горные породы, способные образовывать с водой пластическое тесто, которое после высыхания сохраняет приданную ему форму и после обжига приобретает твердость камня.

Большинство глин образовалось в природе при разрушении горных пород, содержащих силикаты, главным образом полевой шпат. Часть из них осталась на месте разрушения горных пород (первичные глины), а часть была перенесена водой, ветром, ледниками на значительные расстояния (вторичные глины). Как правило, первичные глины засорены невыветрившимися частицами горной породы, из которой они образовались, а вторичные глины состоят из более мелких частиц и относительно свободны от примесей материнской горной породы. Это предопределяет различие в свойствах глин.

Зерновой состав. Глинистые породы состоят из частиц различного размера. Гранулометрический (зерновой) состав представляет собой количественное соотношение частиц разного размера, фракций (группа частиц одного размера). Наиболее ценными для керамического производства являются тонкие глинистые фракции с зернами размером менее 5 мк. В глине также содержатся пылевидные фракции (с зернами размером от 5 до 50 мк) и песчаные (от 50 мк до 3 мм). В зависимости от количества содержащейся в глине тонкой глинистой (тонкодисперсной) фракции глины делятся на три группы (табл. 5).

В глине содержатся также посторонние примеси — включения различных кварцевых, железистых, карбонатных, гипсовых и органических зерен. В зависимости от количества включений таких зерен глинистое сырье разделяют на три группы: с низким содержанием включений (не более 1%), со средним (от 1 до 5%) и с высоким (более 5%).

По размеру включений различают следующие виды глин: с мелкими включениями (менее 2 мм), со средними (от 2 до 5 мм) и с крупными (более 5 мм).

Классификация глин по содержанию тонкодисперсных фракций

Группы глинистого сырья

Содержание % частиц, размером

Химический состав глин

Химический состав. Глины состоят из химических соединений алюминия, кремния, железа, титана, кальция, магния, натрия, калия в виде окислов и солей. В глинах содержится также некоторое количество органических веществ.

Наиболее важной составной частью глин является глинозем Аl 2 О 3 (окись алюминия). Он оказывает наибольшее влияние на свойства керамических изделий. Содержание глинозема в глинах колеблется в пределах от 8 до 40% и более.

В зависимости от суммы окислов алюминия (вместе с окислами титана ТiO 2 , содержание которого незначительно—1—2%) глины бывают высокоосновные, имеющие в своем составе более 40% указанных окислов; основные — от 30 до 40%, полукислые— от 15 до 30% и кислые — до 15%- Повышенное содержание этих окислов свидетельствует о высоком качестве глинистого сырья. В производстве керамических изделий для облицовки фасадов обычно используют полукислые и основные глины.

Кремнезем — окись кремния SiO 2 оказывает также большое влияние на свойства керамических изделий. Содержание кремнезема в глине колеблется в пределах от 50 до 80% В составе глин часть кремнезема находится в связанном виде, в глинообразующих минералах, которые положительно влияют на качество изделий, а часть в несвязанном, как примесь, которая приводит к нежелательным последствиям и, в частности, к образованию в изделиях трещин.

Кальций и магний содержатся в глинах в виде солей . карбонатов и сульфатов. В некоторых сортах глин содержание кальция и магния в пересчете на их окислы (СаО и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5—10%. При производстве изделий для облицовки фасадов применяют глины, в составе которых содержится невысокий процент указанных соединений. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на свойства керамических изделий.

Железо, титан, марганец и ряд других металлов содержатся в глинах в виде окислов в количестве до 5—10%_.

Наибольшее влияние на свойства керамических изделий оказывают окислы железа и окислы марганца. Эти соединения улучшают спекаемость изделий.

Соединения, в состав которых входит железо, сообщают изделиям красную, коричневую и желтую окраску. Окислы титана могут придавать серую и светло-фиолетовую, а окислы марганца — оранжевую и черную окраску.

Если окислы этих металлов равномерно распределены в глине в виде тонкозернистых включений, то черепок окрашивается равномерно. При наличии крупных частиц образуются выплавки и «мушки».

Большое значение для окрашивания изделий имеет равномерное распределение окислов и их соотношение. В зависимости от соотношения этих примесей в глинах изделия приобретают различную окраску. Так, например, если соотношение Fe 2 O 3 / CaO > 0,8 , изделия приобретают темно-красную или коричневую окраску, а при Fe 2 O 3 / CaO = 0,6 — 0,8 —светло-коричневую и темно-желтую и, если Fe 2 O 3 / CaO —ярко-желтую и желтую.

В зависимости от того, какой цвет приобретают глины после их обжига, они подразделяются на беложгущиеся и красножгущиеся.

Калий и натрий находятся в глинах в составе минералов, содержание которых в пересчете на К 2 О и Na 2 O колеблется в пределах 2—6%. Они придают керамическому черепку изделий большую прочность.

Сера содержится в глинах в различных соединениях. Ее количество в пересчете на сернистый ангидрид SO 3 находится в пределах долей процента и не оказывает существенного влияния на качество керамических изделий.

Органические вещества в глине

Органические вещества обычно содержатся в глинах в количестве от 1 до 10%. При обжиге полуфабриката они сгорают, увеличивая пористость изделий. При прокаливании глины до 1000° С и более за счет испарения влаги, выгорания органических примесей и разложения углекислых и сернокислых соединений уменьшается вес глины, что в пересчете на проценты составляет потери при прокаливании (п. п. п.).

Пользуясь данными химического состава глин, можно подобрать необходимое сырье для производства того или иного вида керамических изделий.

Минералогический состав. Химические соединения, однородные по своему строению, составу и свойствам, образуют минералы. Глины состоят из основных глинообразующих минералов и минералов-примесей.

К основным глинообразующим минералам относится: каолинит, монтмориллонит, гидрослюда и некоторые Другие.

Глинообразующие минералы в основном представляют собой водные силикаты глинозема, содержащие окислы кремнезема и железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов, характеризующиеся размерами частиц менее 5 мк.

В состав глин может входить только один минерал, что характерно в основном для огнеупорных глин. Такие глины называются мономинеральными. Если в состав глин входит несколько минералов (такое строение имеют легкоплавкие глины), их называют полиминеральными.

Сырье для производства кирпича

Основное сырье — легко­плавкие глины (огнеупорность по ГОСТ 9169—75 ниже 1350 °С) в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, а также трепельные и диатомовые породы, отходы добычи и обо­гащения угля, золы ТЭС.

Вторичные или осадочные легкоплавкие глины имеют большей частью желтые и бу­рые оттенки. Их химический состав, % по .массе: оксид кремния SiOj 60—80; глинозем АЬОз вместе с диоксидом титана TiOj 5—20; оксид железа FejOj вместе с FeO 3—10; оксид кальция СаО 0—25; оксид магния MgO О—3; серный ангидрид 8Оз 0—3; оксиды ще­лочных металлов NasO+KzO 1—5; ППП до 15%.

Оксид кремния находится в связанном состоянии в составе глинообразующих минера­лов и в свободном состоянии в виде кварце­вого песка, тонких пылевидных частиц, реже в виде кремния. С увеличением количества песка уменьшаются усадка и прочность из­делия. Тонкодисперсные фракции повышают чувствительность глин к сушке.

Оксид алюминия находится в глине в со­ставе глинообразующих минералов и слюдя­нистых примесей. С повышением его содер­жания, как правило, повышается пластичность глины, возрастает прочность сформованных, сухих и обожженных изделий, увеличивается их огнеупорность.

Диоксид титана влияет на окраску из­делий.

Оксид железа способствует образованию после обжига красноватого цвета изделиям. При его содержании более 3 % и наличии восстановительной среды оксид железа сни­жает температуру обжига изделий.

Присутствие частиц известняка размером 1—2 мм приводит при обжиге к образованию оксида кальция, который под влиянием влаги воздуха гасится, увеличиваясь в объеме («дутик»), а при большом содержании даже к разрушению изделия. Присутствие в глине сульфата кальция — причина образования на обожженных изделиях белых налетов.

Оксиды щелочных металлов находятся в глинах в составе слюд и полевых шпатов, а в примесях в виде растворимых солей. Являются плавнями, при сушке изделия миг­рируют на поверхность, а после обжига спе­каются, придавая ему большую прочность. Растворимые соли образуют на поверхности изделия белесоватый налет.

Органические примеси находятся чаще всего в коллоидном состоянии, связывают большое количество воды, повышают пластич­ность глин, а при сушке сырца являются при­чиной воздушной усадки и образования трещин. Органические примеси придают изделиям при обжиге более темный цвет. Эти примеси, хи­мически связанная вода в водных кристалло­гидратах и алюмосиликатах, а также СО г кар­бонатов — удаляются из изделия при терми­ческой обработке.

Легкоплавкие глины обычно состоят из не­скольких минералов, преимущественно монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп, а так­же с примесью минералов каолинитовой группы. Глинистые породы на их основе от­личаются высокой степенью дисперсности ( Сырье для производства керамических материалов оценивается по следующим по­казателям:

  • пластичности,
  • связующей способно­сти,
  • чувствительности к сушке,
  • воздушной усад­ке при сушке, огневой при обжиге,
  • спекаемости и огнеупорности.

Пластичность глин — их способность под воздействием внешних усилий принимать лю­бую форму без разрыва сплошности и сохра­нять ее после прекращения этих усилий. Со­гласно ГОСТ 21216.1—81* пластичность глин характеризуется числом пластичности: Я— =*№т

Wp, где Ч^т — влажность предела теку­чести, %, являющаяся границей между плас­тическим и вязкотекучим состоянием системы; Ц7Р — влажность предела раскатывания, %, которая находится на границе между хруп­ким и пластическим состоянием системы. По степени или числу пластичности глины разде­ляют на высокопластичные — более 25; среднепластичные— 15—25; умереннопластичные— 7—15; малопластичные — менее 7; непластич­ные. Чем пластичнее глина, тем больше воды необходимо для получения формовочной мас­сы. Влажность массы составляет, %: из вы­сокопластичных глин 25—30, из среднепластич-ных 20—25 и малопластичных 15—20.

Связующая способность глин определяет их возможность сохранять пластичность при смешивании с непластичными материалами и измеряется количеством нормального песка (ГОСТ 6139—78), при добавлении которого образуется масса с числом пластичности 7. В зависимости от способности глин связывать то или иное количество нормального песка (%) их разделяют на высокопластичные (60—80); пластичные (20—60); низкопластич- ные — тощие (20); камнеподобные — сланцы, сухарные глины (не образуют теста).

Воздушной усадкой (линейной или объем­ной) глинистого сырья называют изменение линейных размеров или объема сформованных из него образцов при сушке

где /| и /г — расстояние между метками по диа­гонали образца до и после сушки.

Чувствительность глины к сушке характе­ризуется коэффициентом чувствительности Кч, определяемым по формуле

где AVec — усадка единицы объема образца, высушенного до воздушно-сухого состояния; V, — объем пор, отнесенный к единице объема образца.

По степени чувствительности к сушке гли­ны разделяют на следующие классы: при /CiSjl — глины малой чувствительности; /(,= = 1 —1,5 — глины средней чувствительности; /Сч^1,5 глины высокочувствительные (глины с /Сч=0,5 и менее также относятся к высоко­чувствительным, так как отличаются очень низкой трещиностойкостью).

Огневой усадкой называют изменение ли­нейных размеров высушенных изделий после их обжига н определяют по формуле

где /2 и /з — расстояние между метками после сушки и после обжига изделия.

Спекаемость глин — их способность при обжиге уплотняться с образованием твердого камнеподобного тела (черепка). Классифика­ция глин по температуре спекания: низко­температурная с температурой спекания до 1100°С, среднетемпературная соответственно 1100— 1300 «С; высокотемпературная свыше 1300 °С. Разность между температурой спе­кания Тс и началом деформации 7″д (спека­ния) называют температурным интервалом спекания Т*=ТС+ТЛ. Интервал спекания глин, применяемых в кирпичном производстве, обыч­но составляет 50 — 100 «С. Керамические стено­вые материалы пластического формования об­жигают при 900—980 °С, а полусухого на 50— 100°С выше.

Огнеупорность глин — их свойство противо­стоять не расплавляясь воздействию высоких температур. Глины делят на огнеупорные с показателем огнеупорности свыше 1580 °С, тугоплавкие —1350—1580 °С и легкоплавкие — до 1350 °С. Кирпич-сырец пластического прессования из трепелов и диатомитов обладает небольшой воздушной и огневой усадками, выдерживает быструю сушку, однако в ряде случаев недостаточно морозостоек и требует дополнительных технологических мероприятий для устранения этого недостатка, например при полусухом прессовании обработку в стержневых смесителях.

Отходы углеобогащения обладают недоста­точно стабильными свойствами, но могут ис­пользоваться как основное сырье в производ­стве кирпича и керамических камней. Содер­жание оксидов в зависимости от месторож­дения, %: SiO2 55—63; А12О3 17—23: Fe2O3 + + FeO 3—11; СаО до 3,8; R2O до 2,7; содер­жание угля в пересчете на С 5—25. Отходы углеобогащения гравитационного процесса крупностью более 1 мм и флотационного крупностью менее 1 мм Донецкого, Кузнец­кого, Карагандинского, Печерского, Экибастуз-ского и других бассейнов относятся к группе с содержанием 60—70 % глинистых минера­лов.

Золы ТЭС состоят в основном из кислого алюмосиликатного стекла, аморфизированного глинистого вещества, кварца, полевого шпата, муллита, магнетита, гематита и остатков топ­лива. По нормам допустимое содержание остатков горючих в золе-уносе ТЭС должно находиться, % от массы золы: бурых углей и сланцев менее 4, каменных углей 3—12, антрацита 15—25 (подробнее см. п. 3.3.3). В производстве кирпича золу с удельной поверхностью 2000—3000 с.м2/г используют в качестве основного сырья и в качестве отощающей и выгорающей добавки. В связи с повышенной влажностью и наличием шлака золу отвала перед подачей в производство необходимо подсушивать в естественных усло­виях и измельчать шлаковые включения. Удельная теплота сгорания золы в зависи­мости от содержания несгоревших частиц топ­лива 4200—12500 кДж/кг (1000—3008 ккал/кг). 8 глиняную массу вводят 15.—45 % золы ТЭС. Предпочтение следует отдавать золам с низ­ким содержанием CaO+MgO и температурой размягчения до 1200 «С. Золы бурых углей вследствие низкого содержания несгоревших частиц, а также высококальциевые золы не оказывают положительного влияния на свой­ства керамической массы и готовых изделий.

Корректирующие добавки. В глинистое сырье вводят отощители, пластификаторы, флюсующие (плавни), топливосодержащие, регулирующие высолы на его поверхности. В большинстве случаев введение добавки оказывает комплексное влияние.

Кварцевый песок — распространенный отощитель. При обычных температурах обжига изделий он не взаимодействует с расплавом и тем самым способствует устойчивости из­делий при сушке и обжиге.

Древесные опилки армируют глиняную массу, улучшают формовочные свойства, по­вышают трещиностойкость при сушке, однако снижают прочность изделий и повышают их водопоглощение. Более эффективно применять 5—10 % опилок в сочетании с минеральными отощителями.

Отвальные и гранулированные шлаки чер­ной и цветной металлургии, топливные шлаки снижают чувствительность сырца к сушке, повышают трещиностойкость и улучшают про­цесс обжига.

Пластифицирующие добавки используют для придания малопластичному (тощему) гли­нистому сырью необходимой формуемости, улучшения сушильных свойств и получения прочных изделий. В качестве пластифицирующих и одновременно обогащающих добавок применяют высокопластичные, тонкодисперс­ные, огнеупорные или тугоплавкие глины, отходы добычи и обогащения углей, бентони­товые глины, а также органические и ПАВ, электролиты. СДБ, технический лигнин, триэта-исламин, введенные в количестве 0,1 — 1 % мас­сы сухой глины повышают пластичность сырья благодаря образованию на поверхности гли­нистых частиц адсорбционных пленок, играю­щих роль смазки. Наиболее эффективный спо­соб введения пластифицирующих добавок — в виде шликера или суспензии вместе с водой затворения.

Флюсующие добавки способствуют появле­нию жидкой фазы при обжиге изделий при более низких температурах в результате обра­зования с компонентами основного сырья низкотемпературных эвтектик. В качестве флю­сующих ­ добавок используют тонкомолотый бой стекла, шлаки, пиритные огарки и др.

К окрашивающим добавкам относят тонкомолотые светложгущиеся глины, марганце­вые, железные и фосфорные руды, карбонат­ные породы и др. Подготовка добавок сво­дится к измельчению или просеиванию их до заданного зернового состава.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Строительные кирпичи lego duplo 9027
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector