Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние и перспективы развития производства строительных изделий в современных условиях 8
1.1 Проблемы отечественной сырьевой базы для получения строительных керамических изделий 9
1.2 Технологические особенности получения керамических изделий на основе отходов 15
1.3 Физико-химические процессы, протекающие при введении отходов и формировании изделий 26
1.4 Основные производители и потребители керамических изделий на основе отходов 31
1.5 Постановка цели и задач исследований 34
2 Характеристика исходных материалов, методы исследований и методология работы 37
2.1 Методы исследований 37
2.1.1 Методы исследования сырьевых материалов и готовых изделий 37
2.1.2 Методы исследования спекания и свойств образцов керамики 42
2.2 Объекты исследований 43
2.2.1 Флотационные отходы угледобывающей промышленности 43
2.2.2 Отходы горючих сланцев 50
2.2.3 Глина 56
2.2.4 Методика изготовления лабораторных образцов обжиговых стеновых изделий 62
2.3 Структурно-методологическая схема работы 63
Выводы по главе 2 64
3 Физико-химические процессы, протекающие при получении стеновых керамических изделий в зависимости от исходных составов 65
3.1 Оптимизация компонентного состава для получения обжиговых керамических изделий 66
3.2 Исследование физико-механических характеристик в зависимости от состава шихты 70
3.2.1 Исследование физико-химических процессов протекающих при получении керамических образцов с использованием флотационных отходов 78
3.2.2 Исследование фазовых процессов, протекающих при получении керамических образцов с использованием карбонатных отходов 84
Выводы по главе 3 89
4 Исследование технологических параметров получения обжиговых стеновых материалов с использованием отходов теплоэнергетики 90
4.1 Способы производства стеновых керамических материалов с исполь- 90 зованием отходов теплоэнергетики
4.2 Производство строительных керамических материалов с использованием флотационных отходов 92
4.3 Технология производства керамических кирпичей с использованием карбонатных отходов 98
4.4. Технико-экономические и экологические аспекты эффективности применения силикатных и карбонатных отходов для получения стеновых керамических кирпичей 104
4.4.1 Технико-экономические показатели производства керамического кирпича 104
4.4.2 Экологическая эффективность 110
Выводы по главе 4 112
Общие выводы 113
Библиографический список 115
Приложения 127
- Технологические особенности получения керамических изделий на основе отходов
- Флотационные отходы угледобывающей промышленности
- Исследование физико-химических процессов протекающих при получении керамических образцов с использованием флотационных отходов
- Производство строительных керамических материалов с использованием флотационных отходов
Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время уделяется большое внимание совершенствованию технологии производства керамических стеновых изделий, внедрению в технологический процесс нетрадиционного и техногенного сырья. В то же время такому виду сырья, как отходы горючих сланцев и отходы углеобогащения, и их использованию не уделяется должного внимания.
Накопление запасов техногенных продуктов производства при уменьшении качественного природного сырья делает актуальной проблему утилизации отходов. Известно о скоплении нескольких миллиардов тонн углеродсодержащих отходов и отходов горючих сланцев, количество которых из года в год увеличивается.
Проблема утилизации отходов является актуальной задачей. Решение этой проблемы предполагает разработку эффективных технологий за счет комплексного использования сырья, что одновременно приводит и к ликвидации крупнотоннажных отвалов отходов. Одним из экономически выгодных направлений использования силикатных и карбонатных отходов является получение на их основе стеновых керамических изделий с высокими эксплуатационными свойствами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ.
Работа выполнялась в соответствии с программами Рособра-зования РФ в рамках целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» по теме № 1.06.02 «Создание строительных композиционных материалов на основе местного сырья и нетрадиционных технологий» № ГР 01.200204375, а также с программой НИР НИИСМ ТГАСУ по госконтракту «Разработка технологии утилизации золошлаковых отходов с целью получения различных видов строительных материалов» № 457/1 от 13.10.2010.
Объект исследования - стеновые керамические изделия с использованием силикатных и карбонатных отходов.
Предмет исследования - анализ исходного сырья; изучение физико-химических процессов, протекающих при обжиге материалов с использованием силикатных и карбонатных отходов.
Целью работы является разработка составов строительных керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
-исследование свойств силикатных и карбонатных отходов и оценка пригодности их для получения керамических стеновых изделий;
-разработка составов и технологических параметров производства стеновых керамических изделий на основе глинистого сырья с использованием силикатных и карбонатных отходов;
-определение физико-механических характеристик керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов;
-исследование физико-химических процессов формирования фазового состава керамических изделий;
-оценка технико-экономической эффективности результатов работы.
Научная новизна:
-
Установлено, что углеродсодержащий компонент в процессе фазообразования создает восстановительную среду, понижает энергию силикатных связей и снижает температуру образования муллитоподобных соединений, что обеспечивает получение стенового керамического кирпича марок 125-150.
-
Установлено, что содержание флотационных отходов углеобогащения до 60 % в смеси с глиной обеспечивает образование муллитоподобных соединений в строительных керамических изделиях, обладающих прочностью при сжатии 15-17 МПа и плотностью 1200-1400 кг/м3.
-
Установлено, что введение карбонатов кальция в количестве до 30 % дисперсностью менее 60 мкм в композицию с глиной приводит к синтезу волластонита повышенной кристалличности в виде нитевидных кристаллов длиной 50-150 мкм, которые способствуют увеличению прочности изделия при изгибе в 1,8 раза.
Практическая значимость работы:
1 Разработаны и предложены для практической реализации составы смесей и технологические режимы по получению строительных керамических изделий с использованием композиции с глиной и флотационными отходами до 60 %, а также композиции с
глиной и карбонатными отходами до 30 %, что позволяет решать вопросы экологического характера.
-
Составы стеновых керамических изделий с использованием флотационных отходов прошли апробацию в ООО «СК Сиб-дом» (г. Томск) и в 000 «ЛКЗСМ» (г. Ленинск-Кузнецкий).
-
Результаты исследований используются в учебном процессе Томского государственного архитектурно-строительного университета.
На защиту выносятся:
-
Экспериментальные данные по составам и технологическим режимам получения стеновых керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов и глины.
-
Результаты исследований физико-механических характеристик полученных строительных стеновых керамических изделий.
-
Результаты исследований физико-химических процессов, протекающих при получении стеновых керамических изделий.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работ, составляющие содержание диссертации, обсуждались на совещаниях, семинарах, конференциях всероссийского уровня, таких как VII, VIII, X Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (Белокуриха, 2007— 2010); 65-я Всероссийская научно-практическая конференция НГАСУ (Сибстрин) «Актуальные проблемы строительной отрасли» (Новосибирск, 2008); «Современные проблемы производства и использования композиционных строительных материалов» (Сибстрин, 2008); 56-я Научно-техническая конференция студентов и молодых ученых; VII Международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2010).
По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 3 статьи в рекомендуемых ВАК изданиях, получен 1 патент на полезную модель.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов по работе, списка литературы из 132 наименований. Работа изложена на 129 страницах текста, включая 31 рисунок и 21 таблицу.
Технологические особенности получения керамических изделий на основе отходов
С учетом многостадийности керамической технологии, где каждая предыдущая стадия влияет на последующие, а также многочисленных и зачастую противоречивых требований к материалам для керамики с высокой механической прочностью (химическая чистота, высокая дисперсность, низкая степень агломерирования, форма частиц, близкая сферической, активность к спеканию и др.).
На территории Российской Федерации накоплено в принадлежащих предприятиям хранилищах, накопителях, складах, террикониках, полигонах и других объектах более 1500 млн. тонн отходов производства и потребления [19, 20]. Накопление значительных масс твердых отходов во многих отраслях промышленности, обусловлено существующим уровнем переработки соответствующего сырья и недостаточностью его комплексного использования. В технологии строительной керамики, используются отходы-производства, стекла, вскрышные породы, угольных разрезов, шлаки, фосфорного производства и концентраты, полученные из хвостов обогащения железных, и редкометаллических руд, отсевы дробления гранитных, пород, значительное число различных минеральных отходов, накапливающихся на металлургических, машиностроительных, химических заводах, теплоэлектростанций, горно-обогатительных комбинатах [21—23].
К настоящему времени отсутствует всесторонняя классификация промышленных отходов. Это обусловлено чрезвычайной пестротой их химического состава, свойств, технологических особенностей, условий образования.
Все отходы угольной промышленности можно разделить на две группы. Углеотходы с содержанием углерода более 24 %, которые рационально применять в виде топлива. Другая часть отходов, которая содержит до 24 % может использоваться в строительстве. По минеральному составу отходы углеобогащения представляют собой смесь метаморфизированных пород полиминерального состава, которые состоят из глинистых минералов, углесо-держащих веществ, кварца, полевых шпатов, слюд и других веществ [24].
Для производства кирпича, только из отходов без каких-либо добавок другого сырья, могут использоваться средне- и низкоуглеродистые отходы. Наибольшее количество угля (10-30 %) содержится в отходах флотации [15]. Сложные экономическая и экологическая ситуации, сложившиеся в
Сибирском регионе, требуют разработки новых материалов, производимых по энерго- и ресурсосберегающим технологиям, предпочтительно из техногенного сырья. Такое производство, наряду с экономическими проблемами предприятий стройматериалов, решает вопросы утилизации отходов, а также снижает потребность в природном сырье.
Все отходы промышленности можно разделить на две большие группы: минеральные (неорганические) и органические. Наибольшее значение для производства строительных материалов имеют минеральные отходы. На их долю падает преобладающая доля всех отходов, производимых добывающими и перерабатывающими отраслями промышленности. Боженовым П.И. предложено классифицировать промышленные отходы в момент выделения их из основного технологического процесса на три класса: А; Б; В [25].
Продукты класса А (карьерные остатки и остатки после обогащения на полезное ископаемое) имеют химико-минералогический состав и свойства соответствующих горных пород. Область их применения обусловлена агрегатным состоянием, фракционным и химическим составом, физико-механическими свойствами. Продукты класса Б — искусственные вещества. Они получены как побочные продукты, в результате физико-химических процессов, протекающих при обычных или чаще высоких температурах. Диапазон возможного применения этих промышленных отходов шире, чем продуктов класса А. Продукты класса В образуются в результате физико-химических процессов, протекающих в отвалах. Такими процессами могут быть самовозгорание, распад шлаков и образование порошка. Типичными представителями отходов этого класса являются горелые породы.
Так, например, отходы флотационного обогащения углей - это тонкодисперсные глинистые минералы, тонкоизмельченные обломочные породы и органическое вещество, содержание которого достигает до 40 %. Отходы флотации, по своей химико-минералогической природе, очень близки к неор 18 ганической части углей. Поэтому, состав и свойства отходов флотации будут зависеть как от технологии обогащения, так и от генезиса рядовых углей [15].
Из отраслей-потребителей промышленных отходов наиболее емкой является промышленность строительных материалов. Установлено, что использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40-60 % потребности строительства в сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10-30 % снизить затраты на изготовление строительных материалов, по сравнению с производством их из природного сырья, экономия капитальных вложений достигает 30-50 %.
Ценным и весьма распространенным минеральным сырьем для производства строительных материалов являются горелые породы и отходы углеобогащения, а также вскрышные породы и отходы обогащения руд.
Минеральные сырьевые материалы, используемые в керамической промышленности, являются главным образом неорганическими, неметаллическими, кристаллическими твердыми материалами, образовавшимися в результате сложных геологических процессов. Их керамические свойства определяются главным образом кристаллической структурой и химическим составом их основной составляющей, а также природой и количеством присутствующих сопутствующих минералов. Минералогические характеристики таких материалов, а поэтому и их керамические свойства, широко меняются в зависимости от месторождения или даже в пределах одного и того же месторождения, от геологического окружения, в котором минеральное отложение образовано.
Флотационные отходы угледобывающей промышленности
В связи с дефицитом запаса глин высокого качества, отрасль строительной керамики требует разработки новых технологий и внедрения их в производство, сориентированных на использование низкосортного глинистого сырья и промышленных отходов [27, 79].
В настоящее время применение при изготовлении кирпича отечественными предприятиями углесодержащих отходов крайне незначительно. К примеру, в 2006 г. в России объем выпуска кирпича, произведенного с использованием углесодержащих отходов обогатительных фабрик, составил 122 млн. усл. кирп., что представляет собой 1 % от всего объема, произведенного в России в 2006 г. строительного кирпича. Однако, в производстве кирпича с использованием углесодержащих отходов наблюдается положительная динамика [80].
Наибольшее количество запасов сырья для производства керамического кирпича разрабатывается в Уральском федеральном округе. В Сибирском федеральном округе находятся 28 % запасов керамического сырья, большая часть из которых сосредоточена на Трошковском (36,1 % всех запасов СФО) и Кантатском (19,4 %) месторождениях.
Если проанализировать деятельность предприятий керамической промышленности по регионам, то в прошедшее десятилетие меньшие потери понесли регионы с развитой промышленной инфраструктурой. Сибирский федеральный округ имеет значительные потери, так как заводы по производству керамических изделий Сибири маломощны и техническая оснащенность была на среднем уровне. Большинство современных автоматических керамических заводов находилось в Центральном, Северо-Западном и Приволжском округах. За годы перехода к рыночной экономике в Сибирском федеральном округе прекратили свое существование около половины всех предприятий, выпускающих керамические изделий, хотя, по данным Управления строиматериалов Госстроя России, Сибирский федеральный округ по объему выпуска керамических стеновых материалов занимает 4-ое место из 7 округов [94].
К сожалению, в последние годы нет достоверной и полной информации о работе кирпичных заводов, анализа состояния под отрасли, объемах, номенклатуре производимой продукции, направлениях научных исследований и т.д.
Что касается потребителей керамической продукции, то это как правило, зависит от регионов и от целого ряда факторов, главными из которых являются: объем строительства в промышленной, деловой, социальной и жилой сфере, объем реконструкции существующих зданий, наличие собственного производства в регионе, активность поставщиков, покупательная способность населения.
Первая технологическая линия по производству кирпича методом пластического формования была разработана бывшими-НИИСМИ еще в 1977 г. Внедрена на Луганском опытно-экспериментальном заводе строительных материалов. Предприятие работает на основе отходов углеобогащения ЦОФ «Луганская» (100%) [81]. В настоящее время «Абашевский» кирпичный завод в Кемеровской области (г. Новокузнецк) выпускает керамический кирпич на основе отходов угледобывающей промышленности. Выпускает продукцию марок 100, 125 и 150, а так же пустотелый керамический кирпич. «Копыловский» керамический завод, расположенный в 30 км от города Томска выпускает строительный, лицевой и пустотелый керамический кирпич марок 100, 125, 150, 175. Объем производства составляет 25 млн. усл. кирп. С 2009 года завод выпускает поризованый кирпич — протон. В состав завода таюке входит ООО «Карьеруправление ККЗ», которое обеспечивает предприятие сырьевым материалом. Карасевский керамический завод является одним из крупнейших на рынке производства стройматериалов. Общая площадь занимаемой заводом территории составляет 28,1 га. Основные направления производства: кирпич полнотелый одинарный марки 100, 125, 150. Исходным материалом является глина, завозимая из местного Карасевского месторождения, находящегося в 1 км от завода. В качестве добавок используется вода, зола, уголь, опилки. В строительстве Карасевский кирпич использует более 350 строительных фирм [82]. ОАО «Чебоксарский завод строительных материалов» выпускает пори-зованный керамический кирпич марок 100 и 150. Для производства поризо-ванного кирпича используются опилки, которые добавляются в сырьевую смесь [83]. Основным видом выпускаемой продукции ОАО «Керамика» является высококачественный керамический пустотелый кирпич ГОСТ 530—2007, изготавливаемый методом пластического формования в вакууме. Сегодня в ассортименте завода одинарный и утолщенный керамический кирпич красных и светлых тонов, а также фигурный, заборный и недавно освоенный «эконом» кирпич. Завод расположен в г. Белебей (республика Башкортостан) и имеет проектную мощность 30 млн. штук кирпичей в год [84]. На территории ЦОФ «Колосниковская» Донецкой области (г. Макеевка) цех с производительностью 60 млн. шт. кирпича в год выпускает керамический кирпич из 100 % отходов углеобогащения методом полусухого формования. ОАО «Радошковичский керамический завод» выпускает продукцию в виде пустотелого пористого кирпича с использованием выгорающих добавок, таких как полистирол, древесные опилки и торф. Это позволяет, уменьшить среднюю плотность да 30 % по сравнению с полнотелым керамическим кирпичом. В настоящее время- ОАО «Радошковичский керамический завод» принимает усилия, чтобы данные изделия закладывались в проекты, разрабатывается технологическая карта по применению поризованой керамики [85].
Исследование физико-химических процессов протекающих при получении керамических образцов с использованием флотационных отходов
Керамические массы из различных сырьевых материалов имеют общие закономерности физико-химических превращений при их термической обработке [81]. Важнейшими из них являются: разложение и превращение минералов исходного сырья; химическое взаимодействие их компонентов; процессы, происходящие на контакте зерен смеси в присутствии-жидкой фазы; процессы растворения твердых частиц в жидкой фазе, образование новых кристаллических соединений.
Исследования проводились на составах, включающие в себя флотационные отходы и глину; карбонатные отходы и глину. Доля отходов в этих составах менялась до 100 %. Данная вариация проводилась для выяснения физико-химических процессов, происходящих при спекании глинистого сырья и отходов флотации, а также карбонатных отходов. Кроме того, определялись физико-механические показатели готовых керамических изделий. Следует отметить, что флотационные и карбонатные отходы применялись независимо друг от друга, как отдельные сырьевые материалы, но совместно с глиной. Указанные отходы, как были охарактеризованы ранее, представлены в основном алюмосиликатными и карбонатными соединениями.
Использование материалов в качестве стеновых изделий предусматривает исследования технологических свойств, которые включают определение пластичности, общей усадки и т.д.
Для установления возможности применения сырьевых компонентов был проведен ряд исследований по изучению реологических свойств, таких как пластичность, усадка, которые являются важными в производстве керамических изделий.
Число пластичности флотационных отходов измерялось согласно ГОСТ 9169-75. Пластичность зависит от химического состава, дисперсности, формы частиц и некоторых других показателей. Установлено, что с повышением дисперсности материалов их пластические свойства увеличиваются; особо сильно при этом влияет содержание частиц менее 0,5 мкм. Запесоченность сырья способствует понижению пластичности. По значению числа пластичности глины классифицируют в соответствии с ГОСТ 9169-75 на пять групп (в скобках указано число пластичности): высокопластичные (свыше 25), среднепластичные (15-25), умереннопластичные (7— 15) и непластичные (менее 7).
По числу пластичности флотационные отходы характеризуют как уме-реннопластичными, в то время как карбонатные отходы являются непластичным сырьем. Число пластичности флотационных отходов составляет 8, а у карбонатных отходов менее 7. Т.е. такое сырье может быть использовано в роли отощающих добавок. Введение добавок ведет к регулированию пластичности, связности, усадки исходной смеси. Такими.добавками могут быть песок, молотый кирпичный бой, зола, молотые шлаки и некоторые отходы химической промышленности, флотационных хвостов, боя стекла и т.д. [5, 81].
Не менее важной характеристикой является общая (воздушная и огневая) усадка керамических образцов с применением флотационных и карбонатных отходов, а так же глины.
Усадка изделий оценивалась в зависимости от давления формования. Результаты представлены на рисунке 3.1, из которого следует, что при давлении формования 15 МПа полусухой массы влажностью 10 % (из флотационных отходов) усадка образцов составляет 12 %, а из карбонатных отходов - 9 %. При обжиге флотационных отходов происходит выгорание углеродсодержащих остатков, а также органической составляющей. В карбонатных отходах протекает процесс декарбонизации карбоната кальция, реакция сопровождается уменьшением объема материала на 8,5-9,5 %. При увеличении давления формования до 20 МПа усадка составляет 8,2 и 6 % для флотационных и карбонатных отходов соответственно. Оптимальным давлением формования для получения стеновых керамических изделий является давление 25 МПа. При указанном давлении общая усадка керамических изделий (1) и (2) составляет 2 %, что сравнимо с усадкой керамических изделий, изготовленных из глины (3).
В итоге можно сделать вывод, что оптимальным давлением формования для получения керамических образцов является давление 25 МПа. При указанном давлении общая (воздушная и огневая) усадка флотационных и карбонатных отходов составляет 2 %, что сравнимо с усадкой глины.
Исследование выше перечисленных отходов промышленности в качестве сырья для изготовления керамических стеновых изделий показало необходимость введения глины для улучшения пластических свойств керамических масс, интенсификации процессов спекания при обжиге и увеличения прочности при сжатие готовых изделий. При разработке способа изготовления керамических изделий и определении количества и вида сырьевого материала акцент был сделан на следующий критерий: содержание сырьевых материалов в шихте, обеспечивающее необходимые физико-механические свойства изделий.
Образцы готовились следующим образом: предварительно высушенное и измельченное глинистое сырье перемешивалось с отходами; полученная сырьевая смесь увлажнялась водой до формовочной влажности 10 %; после повторного перемешивания смесь перетиралась на сите с ячейкой 0,8 мм. Приготовленная смесь вылеживалась для выравнивания влажности, после чего из нее формовались лабораторные образцы 120x60 мм. Формование осуществлялось на прессе ЗИМ Армавир 2пг—50 (ГОСТ 8905-58), одностороннее прессование. Давление формования составило 25 МПа (250 кгс/омГ) для всех образцов. Сушка проводилась в сушильном шкафу при Т = 105-120 С. Высушенные образцы обжигались в лабораторной муфельной печи до конечной температуры 950 С. Режим обжига был принят постоянным и проводился ступенчато по- следующему режиму: 25-200 С - 240 мин; 200 00 С - 240 мин; 400-500 С -120 мин, 500-950 С - 660 мин; 950 С - 240 мин (выдержка). После обжига образцы остывали в печи в течение 19 часов, и далее проводились исследования по измерению прочности при сжатии, а также оценивалась средняя плотность стеновых керамических изделий.
Производство строительных керамических материалов с использованием флотационных отходов
Производство керамических материалов может быть осуществлено различными способами формования. На выбор способа формования влияют различные факторы, такие как влажность исходного сырья, плотность, его чувствительность к сушке, пластичность и др. В связи с этим необходимо осуществить выбор производства по методу формования.
До недавнего времени основное количество кирпича производилось методом пластического формирования. К недостаткам этого метода необходимо отнести то, что необходимо сушить отформованный кирпич. Для качественной поверхности кирпича необходимо, чтобы процесс сушки происходил медленно. В результате сушка занимает от трех дней до нескольких недель, и несмотря на то, что многие заводы вводят в глину целый комплекс элементов для уменьшения растрескивания кирпича в процессе сушки, (такие как шамот, опилки, уголь, и др.) и, тем не менее, кирпич может растрескиваться. Кроме того, увеличение влажности сырьевой массы повышает внутреннее давление запрессованного в нем воздуха. Давление его внутри прессовки (при W = ll—12%) достигает порядка 10 МПа, в то время как при влажности порошка 7—8 % давление запрессованного воздуха не превышает 2 МПа. Высокое давление воздуха во влажных сырьевых смесях приводит к возникновению в прессовках растягивающих напряжений и как следствие к образованию трещин расслаивания.
Вторым недостатком метода пластического формования является то что для получения качественного кирпича глину необходимо качественно переработать, что требует больших затрат на электроэнергию. Поэтому большинство отечественных предприятий использует минимальный комплект перерабатывающего оборудования, что отнюдь не способствует качеству выпускаемого кирпича.
Другим способом производства кирпича является метод полусухого формования. Данный метод предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 15—20 минут, после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,5-5 мм и формуется в кирпич коленно-рычажными прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8-10 %, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в муфельную печь.
При полусухом способе подготовки сырьевые материалы вначале подсушивают, дробят, измельчают в порошок, а затем перемешивают и увлажняют водой или, что лучше, паром, так как при этом облегчается превращение глины в однородную массу, улучшаются ее набухаемость и формовочная способность. Керамическая масса представляет собой малопластичный пресспорошок с небольшой влажностью. Изделия после прессования иногда можно сразу обжигать без предварительной сушки, что ведет к ускорению производства, сокращению расхода топлива и удешевлению продукции. В отличие от пластического способа формования можно использовать малопла стнчные глины, что расширяет сырьевую базу производства.
Данная схема имеет ряд преимуществ: сама линия проще по конструкции; сырье можно использовать любой карьерной влажности, кирпич имеет прочность, достаточную для ее садки на печную вагонетку, на которой производится сушка и обжиг. При полусухом способе производства возможно формования как плотных, так и рыхлых пород, с карбонатными включениями, отходы угледобычи и углеобогащения. Таким образом, на такой линии можно перерабатывать не только глины и суглинки, но и различные отходы производств, то есть она достаточно универсальна.
Образцы из-смесей в составе с флотационными отходами и монтморил-лонито-каолинито-гидрослюдистой глиной обжигали при температуре 950 С, а также из. смесей, в состав которых входят карбонатные отходы и аналогичная глина: Зависимости свойств керамических образцов после обжига от количества компонентов в исходных смесях находятся в соответствии с зависимостями, установленными для смесей до обжига.
Использование флотационных отходов в качестве сырьевой массы для получения строительных керамических изделий предполагает некоторые изменения в технологической цепочке их производства, которые заключаются в том, что техногенные отходы, получаемые при обогащении угля путем флотации, имеют исходную влажность до 60 %. Однако при их существоании в виде насыпей - теряют большую часть своей влажности, которая составляет в итоге 20-30 %. Карьерная влажность глины находится в этих же пределах. Совместная переработка глины и флотационных отходов осуществляется по известной технологической цепи получения строительного керамического кирпича. Подбор состава шихты осуществлялся по двум основным способам получения керамических изделий: пластического и полусухого формования [129].
При получении обжиговых стеновых материалов из оптимальных составов, как было описано ранее в 3 главе (60 % флотационные отходы и 40 % глины) использовались два технологических способа формования изделий — пластический и полусухой метод.
Одним из недостатков пластического формования является низкое давление прессования, что сказывается на общую усадку готовых керамических изделий с применением флотационных отходов. Так, например, при давлении формования 15 МПа усадка составляет 15 %, а при 25 МПа — не более 2 % (см. гл. 3.1). Влажность сырьевой шихты при пластическом способе формования составляет 18—20 %, что сказывается при обжиге на общие свойства керамического кирпича.
Из проведенных исследований, следует, что образцы, изготовленные по технологии пластического формования обладают недостаточно высокими физико-механическими показателями, в частности предел прочность при сжатии составляет 6,8-7,4 МПа, что не удовлетворяет требованиям ГОСТ 530-2007.
Таким образом, для производства керамических кирпичей с использованием флотационных отходов была выбрана технология методом полусухого формования. На рис. 4.1 представлена технологическая линия производства керамического кирпича с использованием флотационных отходов.
