Введение к работе
Актуальность проблемы. Современные тенденции развития строительной индустрии по критерию рационального природопользования требуют научного подхода по дальнейшему обеспечению керамического производства доступными сырьевыми ресурсами, снижению трудозатрат и энергоресурсов.
Сырьевой базой для производства стеновой керамики в Республике Казахстан служат месторождения суглинков, которые имеются почти во всех областях. Именно на эти сырьевые ресурсы ориентированы существующие кирпичные заводы.
Из-за низкого качества и нестабильности химического состава суглинков при обжиге изделий неполностью протекают процессы минерало- и структурообразования даже при высоких температурах обжига (t = 1000...1050 С). Такие изделия отличаются низкой прочностью, морозостойкостью и плохим внешним видом. Вместе с тем, керамическая промышленность считается самым крупным потребителем глинистого сырья, что приводит к быстрому истощению запасов.
В условиях всевозрастающей ограниченности невоспроизводимых топливно-энергетических ресурсов и удорожанию разведки и добычи минеральных ресурсов, особенно важно последовательное усиление режима экономии материальных ресурсов при обеспечении высокого качества продукции и реализации прогрессивных технологий.
Поэтому актуальными являются исследования по:
а) расширению сырьевой базы производства стеновой керамики за счет
совокупного использования низкосортных полиминеральных глин, бархан-
пых песков;
б) установлению влияния соотношения компонентов сырьевой системы
"суглинок-барханный песок-бентонит" на формовочные, сушильные свойства
керамических изделий;
в) определению .составов шихт для получения изделий с улучшенными
эксплуатационными свойствами по ресурсосберегающим технологиям;
г) установлению влияния температуры обжига на физико-механические
свойства керамических материалов из разработанных шихт.
Работа выполнялась п соответствии с основными мероприятиями реализации стратегической программы развития "Казахстан-2030".
Цель и задачи исследования.
Целью работы является комплексное исследование суглинков, барханных песков и бентонитовой глины для получения по ресурсосберегающей технологии стеновых материалов с улучшенными физико-механическими и технологическими свойствами.
Для достижения этой цели потребовалось решить следующие задачи:
- произвести анализ характеристик сырьевых материалов;
установить особенности реологических и технологических параметров сырьевых смесей на стадии подготовки, формования и сушки;
установить особенности структуро- и фазообразований в керамическом черепке в процессе обжига;
разработать технологические предпосылки для производства стеновой керамики с использованием барханных песков, низкосортных суглинков и бентонитовой глины, позволяющих получить изделия с улучшенными формовочными, сушильными, обжиговыми и физико-механическими свойствами готового продукта;
разработать рекомендации для промышленного использования результатов исследований.
Цаучная новизна:
- впервые комплексно исследованы суглинок, барханный песок и бенто
нитовые глины Кызылординской области с целью получения высококачест
венного стенового материала. Добыча изучаемых сырьевых материалов пре
дусматривает мероприятия по сохранению местного ландшафта;
- изучены химические, минералогические составы и физико-
механические свойства исследуемых материалов. Показано, что при ком
плексном использовании исходных материалов получен керамический кир
пич (марка 100...150);
установлены зависимости "состав-свойство" для сырьевых композиций суглинок-бентонит и суглинок-барханный песок-бентонит, при которых максимальная прочность обожженных изделий соответствует содержанию суглинка 50-60 %, барханного песка 15-20 %, бентонитовой глины 15-20 %. Новизна разработанных составов керамических композиций подтверждена патентом РК№ 9724;
установлены оптимальные структурно-реологические свойства формовочных масс из керамических композиций суглинок-бентонит, суглинок-барханный песок-бентонит за счет управления структурообразования в дисперсных системах "суглинок-бентонит-вода", "суглинок-барханный песок-бентонит-вода", путем рационального подбора компонентов шихты определены структурно-механические типы, обеспечивающие бездефектное пластическое формование;
установлены основные закономерности и отличительные особенности структуро- и фазообразования при спекании керамических композиций, заключающихся в получении спекшегося черепка со структурой, армированное минералами анортита и диопсида. Определены технолого-темнературные условия образования армирующих минералов, заключающиеся во взаимодействии глинистых минералов с эвтектическими расплавами, образующимио за счет плавления тонкодисперсных минералов кальцита, содержащихся г составе барханного песка и суглинка;
разработана ресурсосберегающая технология стеновой керамики с использованием нового способа (патент РК № 9822) подготовки бентонитовот глины для введения в состав керамических композиций, позволяющая ис-
пользовать до 20 % дешевого и доступного барханного песка, от 60-90 % низкосортных суглинков и получить изделия с улучшенными физико-механическими свойствами.
Практическая ценность работы.
Применение разработанных составов керамических масс и рекомендованных приемов их переработки позволяют обеспечить производство доступными и недорогими сырьевыми материалами за счет использования в качестве сырья местных полиминеральных глин, барханных песков и бентонитовых глин. Кроме того, улучшаются физико-механические свойства стеновой керамики за счет анортито-диопсидовой структуры и интенсифицируется технологический процесс их производства за счет сокращения продолжительности сушки и обжига изделий.
Результаты работ внедрены на Кызылординском кирпичном заводе (ст. Тартогай) при ДТП "Ецбек-Кызылорда" и на ОАО "Желдорстрой" СМП-4 г.Кызылорда.
На защиту выносятся:
совокупность научных положений, обеспечивающих возможность получения стеновой керамики в композиции суглинок-барханный песок-высокопластичная бентонитовая глина;
оптимальный состав керамической композиции, температурный режим обработки, обеспечивающие получение стеновой керамики с высокой прочностью, морозостойкостью;
реологические свойства разработанных составов и сырьевых материалов;
физико-механические, структурно-реологические свойства разработанных составов керамической композиции;
результаты опытно-промышленного апробирования производства стеновой керамики на основе дешевого и доступного местного сырья.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Кызылординского политехнического института им. И. Жа-хаева (1997-1998 г.г.), на областной научно-практической конференции "Стратегия развития Казахстана до 2030 г." Кызылорда, 1997 г., Кызылординского государственного университета им. Коркыт Ата (1998-2000 гг.), Международной научно-практической конференции "Современное строительство" (г. Пенза, 1'Ф, 1У98 г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура работы.
Объем работы составляет 122 страницы печатного текста, диссертация включает введение, 5 глав, выводы, список литературы (273 наименований), приложения, а также 22 таблицы и 32 рисунка. В приложении приведены акты, подтверждающие промышленное испытание полученных данных.
