Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и актуальность работы 11
1.1. Анализ технологий производства поризованнои строительной керамики 11
1.2. Особенности производства керамических стеновых изделий с использованием отходов углеобогащения 17
1.3. Рабочая гипотеза 27
1.4. Цель и задачи исследования 27
2. Сырьевые материалы, приборы и методы исследований 30
2.1. Выбор и характеристики исходных сырьевых материалов 30
2.1.1. Глинистое сырье 30
2.1.2. Отходы углеобогащения 36
2.1.3. Пластификатор 38
2.1.4. Активизатор 38
2.2. Стандартные приборы и методы исследований 39
2.2.1. Отбор технологических проб 39
2.2.2. Подготовка материалов 39
2.2.3. Методики испытания сырьевых материалов 39
2.2.4. Определение химико-минералогического состава 41
2.2.5. Выбор вида, размеров и количества контрольных образцов 42
2.2.6. Подготовка масс и формование лабораторных образцов...44
2.2.7. Методика определения параметров газовыделения и вспучивания сырьевой смеси 44
2.2.8. Разработка метода оптимизации состава сырьевой смеси и пористой керамики 45
2.2.9. Сушка образцов 46
2.2.10. Обжиг образцов 46
2.2.11. Испытание лабораторных образцов 47
3. Исследование сырьевых материалов 48
3.1. Общие данные по исследуемым сырьевым материалам 48
3.2. Минералогический состав 54
3.2.1. Термический анализ 54
3.2.2. Рентгенографический анализ 65
3.2.3. Электронно-микросокопические исследования 70
3.3. Эмиссионный спектральный количественный анализ отходов углеобогащения 74
3.4. Термобарогеохимическая характеристика отходов углеобогащения 75
4. Кинетика газовыделения и вспучивания сырьевой смеси с отходами углеобогащения 80
4.1. Физико-химические основы формирования ячеистой структуры сырьевой массы 80
4.2. Феноменологические представления о вспучивании сырьевой смеси 90
4.3. Исследование влияния технологических факторов 93
4.3.1. Влияние водотвердого отношения на вспучивание смеси 93
4.3.2. Влияние глинистого компонента на технологические характеристики 97
4.3.3. Влияние поверхностно-активных веществ 103
4.3.4. Влияние рН водной среды затворения на процессы газовыделения и вспучивания сырьевой массы ПО
4.4. Регрессионное моделирование, оптимизация состава и свойств газокерамики 113
5. Особенности технологии производства и свойства газокерамических изделий рационального состава 125
5.1. Подбор режима термической обработки газокерамического материала 125
5.2. Особенности термических превращений в отходах углеобогащения и глинистом связующем при обжиге 136
5.3. Физико-технические характеристики газокерамического материала рационального состава, полученного при разработанном режиме обжига... 144
5.3.1. Пористость 144
5.3.2. Теплопроводность 145
5.3.3. Водопоглощение 146
5.3.4. Морозостойкость 146
5.4. Особенности формирования структуры ячеистого керами ческого материала при формовании в замкнутых перфорированных формах 148
5.4.1. Процессы структурообразования газокерамики при формовании в открытом и закрытом объемах 148
5.4.2. Влияние степени перфорации на водоотжатие сырьевой смеси 151
5.5. Разработка технологической схемы производства газокерамических изделий 153
6. Производственные испытания и технико-экономическая оенка разработок 157
6.1. Опытно-промышленная апробация результатов исследований. 157
6.2. Технико-экономический анализ эффективности производства разработанного материала 161
Основные выводы 168
Литература 171
Приложения 187
- Анализ технологий производства поризованнои строительной керамики
- Выбор и характеристики исходных сырьевых материалов
- Физико-химические основы формирования ячеистой структуры сырьевой массы
- Подбор режима термической обработки газокерамического материала
Введение к работе
Сбережение энергетических ресурсов страны и сокращение сроков жилищного строительства является важной народнохозяйственной задачей. Реализация этой проблемы требует существенного развития и качественного улучшения производства стеновых материалов и конструкций.
Решение этой проблемы связано с созданием материалов для ограждающих конструкций зданий, обеспечивающих снижение энергозатрат и материалоемкости при производстве, уменьшение нагрузки на основные несущие элементы зданий и повышение их теплозащитных свойств, т.е. достижение эффекта энергосбережения не только на стадии производства, но и на стадии эксплуатации. Решение поставленной задачи возможно путем расширения выпуска эффективных стеновых изделий с улучшенными эксплуатационными свойствами, заменой мелкоштучных изделий крупноразмерными стеновыми материалами.
В производстве строительной керамики получение таких материалов возможно за счет создания пористой структуры керамического черепка. Формирование такой структуры осуществляется путем введения в состав сырьевой смеси порообразователей, выгорающих добавок, пористых заполнителей и т.д. Большим резервом экономии материальных и энергетических ресурсов является использование рядового местного глинистого сырья и различных промышленных отходов. Применение топливосодержащих отходов промышленности позволит решить задачи энергосбережения, получения материалов пониженной плотности и теплопроводности, а также утилизации техногенных отходов и высвобождение земельных угодий.
РАБОЧАЯ ГИПОТЕЗА - получение стеновых керамических материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами возможно за счет формирования рациональной пористой структуры черепка путем многофункционального использования отходов углеобогащения как газообразующих, ото щающих и выгорающих добавок в составе шихты и обеспечения рациональных режимов производства.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является получение эффективной пористой керамики для стеновых ограждающих конструкций путем комплексной поризации керамической массы на стадиях формования и термообработки.
Для подтверждения рабочей гипотезы и реализации поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
- изучение физико-механических, химико-минералогических и технологических свойств отходов углеобогащения;
- разработка физико-химических основ механизма газовыделения и вспучивания сырьевой смеси с отходами углеобогащения;
- исследование кинетики газовыделения и образования поровой структуры сырца (свежеотформованного материала);
- оценка влияния вещественного состава на формирование поровой структуры сырца. Определение рациональных составов и режимов формования;
- изучение влияния режимов сушки и обжига на процессы формирования структуры и физико-механические показатели керамических стеновых материалов;
- оптимизация технологических параметров производства пористой керамики на основе отходов углеобогащения;
- оценка свойств поризованной керамики рациональных составов;
- разработка технологической схемы производства эффективных керамических материалов;
- опытно-промышленная апробация на основе результатов проведенных исследований;
- технико-экономическая оценка разработанных решений.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА:
- установлен эффект выделения газа в сырьевой смеси с отходами углеобогащения и получены данные о механизме физико-химических процессов газовыделения и вспучивания свежеотформованных образцов;
- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения эффективного стенового керамического материала за счет многофункционального использования отходов углеобогащения и обеспечения рациональных режимов производства, что подтверждается патентом РФ на изобретение;
- выявлены закономерности влияния вещественного состава и технологических факторов на формирование поровой структуры керамического материала;
- методом математического планирования эксперимента установлены зависимости коэффициента вспучивания, плотности, прочности и коэффициента конструктивного качества от рецептурно-технологических факторов;
- предложена принципиальная технологическая схема производства эффективной пористой стеновой керамики с использованием отходов углеобогащения.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ:
- разработаны рациональные составы сырьевой смеси с отходами углеобогащения для получения эффективных пористых керамических изделий;
- определены режимы формования сырьевой смеси в открытых и замкнутых перфорированных формах;
- предложены рациональные режимы сушки и обжига эффективных пористых керамических изделий;
- разработана технологическая схема производства эффективных поризо-ванных керамических изделий с использованием отходов углеобогащения;
- предложены составы, определены режимы производства и получены по-ризованные керамические укрупненные камни с плотностью 0,5 т/м и прочностью 3,5 МПа в результате опытно-промышленных испытаний;
- подтверждена технико-экономическая эффективность производства и применения поризованной керамики на основе отходов углеобогащения;
- определена возможность утилизации техногенных отходов, и высвобождение земельных угодий при использовании отходов углеобогащения в качестве основного компонента сырьевой смеси для производства пористых керамических изделий.
Автором диссертации получены и выносятся на защиту следующие новые научные и практические результаты исследований по рассматриваемой проблеме:
- выявленный эффект и механизм процессов газовыделения и вспучивания сырьевой смеси с отходами углеобогащения при производстве пористой керамики;
- результаты исследований влияния состава сырьевой смеси с отходами углеобогащения на свойства газокерамического материала;
- результаты исследований влияния режимов сушки и обжига поризован-ных керамических изделий на основе отходов углеобогащения;
- результаты моделирования процесса вспучивания сырьевой смеси и математические модели физико-механических свойств пористой керамики;
- разработанную технологическую схему производства пористых керамических стеновых материалов на основе отходов углеобогащения;
- результаты, полученные в процессе опытно-промышленных испытаний;
- результаты расчетов технико-экономической эффективности разработанных составов и способа производства пористых керамических изделий на основе отходов углеобогащения.
Достоверность исследований обеспечена:
- использованием действующих государственных стандартов, нормативных документов;
- применением современных методов исследований, стандартных приборов;
- количеством контрольных образцов-близнецов, обеспечивающим при фактическом коэффициенте вариации доверительную вероятность 0,95 при погрешности не более 10%;
- проверкой результатов лабораторных исследований производственными испытаниями.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
- международных научно-практических конференциях «Строительство». Ростов-на-Дону, 1998, 2000, 2002, 2003 г.;
- Всероссийском научно-техническом семинаре « Проблемы комплексного использования техногенных месторождений угольного ряда ». Ростов-на-Дону, 2000 г.;
- международной научно-практической конференции «Железобетон, строительные материалы и технологии в третьем тысячелетии». Ростов-на-Дону, 2001 г.
Публикации. По теме диссертационной работы получен патент РФ, опубликовано 13 печатных работ, включающих тезисы докладов конференций, научные статьи, в том числе статья в глобальной сети ИНТЕРНЕТ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 172 источников, 2 приложений и содержит 195 страниц машинописного текста, 33 таблицы, 51 рисунок.
Диссертационная работа выполнялась в отраслевой научно-исследовательской лаборатории новых строительных материалов в период с 1999 по 2003 г. под руководством кандидата технических наук, доцента, директора Института Строительных Технологий и Материалов А.И. Шуйского.
Автор выражает глубокую благодарность соруководителю работы, заведующему ОНИЛ НСМ, кандидату технических наук В.П. Петрову за оказанное внимание и поддержку при выполнении данной работы.
Одновременно выражается признательность и благодарность научным консультантам: заведующему кафедрой химии, доктору химических наук, профессору В.Т. Мальцеву; кандидату технических наук, доценту В.Д. Котляру; кандидату технических наук, доценту Козлову А.В. за постоянное внимание, оказанное при выполнении данной работы.
Анализ технологий производства поризованнои строительной керамики
В настоящее время получение поризованных керамических материалов и изделий особенно актуально в свете требований СНиП П-3-79 "Строительная теплотехника" к термосопротивлению ограждающих конструкций.
Применение в строительстве материалов с улучшенными теплозащитными свойствами при заданной прочности позволяет эффективно решить многие инженерные задачи, в частности по экономии топливно-энергетических ресурсов, по обеспечению в помещениях нормального микроклимата.
Рассматривая все изоляционные материалы с целью оптимизации теп-лофизических свойств, необходимо обратить внимание на макроструктуру ячеистых материалов, в которых поры составляют 90% объема. Поризован-ные материалы, представляющие собой структурный элемент из макропор (газовые ячейки) и межпоровых перегородок, является плохим проводником теплоты, а теплозащитные свойства тем выше, чем больше общая пористость.
Одним из наиболее эффективных ячеистых стеновых материалов является пористая керамика, которая сочетает в себе высокие тепло- и звукоизоляционные свойства с достаточной прочностью и внешним видом керамического кирпича, традиционно востребованным в нашей стране.
Поризованные стеновые керамические материалы можно получать различными способами: введением и выжиганием выгорающих добавок, введением пористых заполнителей, введением газообразователей и вспучиванием, введением пенообразователей и формированием изделий из пеношликера с последующими сушкой и обжигом.
Наиболее перспективным методом образования поровой структуры в материале является введение различных газообразующих добавок, дающих возможность получения изделий с однородной поровой структурой, а также позволяющих наиболее гибко, по сравнению с другими методами, регулировать величину пористости материала.
В 1955 - 1958гг в НИИСМИ г. Киева были получены ячеистые материалы типа пеностекла [104, 105] на основе спондиловых глин. Известны способы получения пористого материала из спондиловых глин с газообразо-вателем - коксом и мелом. По этой технологии глины расплавляли при температуре 1350-1400С до стекловидного состояния с последующим охлаждением, измельчением и смешиванием с газообразователем. Масса вспучивается и обжигается при температуре 1100-1150С. Полученный материал имеет плотность до 600 кг/м и прочность до 12 МПа. Однако эта технология характеризуется повышенной энергоемкостью, так как обжиг происходит в два этапа при высоких температурах.
По другой технологии [106] в глину добавляли кальцинированную соду, а в качестве газообразователя использовали мрамор, известняк, карбид кремния, карбид кальция в разных процентных соотношениях. Материал представлял собой конгломерат, полученный также при высоких температурах обжига 1100-1150С, аналогичный пеностеклу, но с повышенной плотностью. Обе технологии получения пористого материала содержат двойной обжиг отформованного материала в металлических формах, что влечет за собой не только увеличение расходов тепла, но и металла на изготовление жароупорных форм.
Известны способы изготовления керамических поризованных изделий из глин при обжиге в капселях [107, 108], при этом достигается наиболее равномерная термообработка и охлаждение материала, а также максимальный выход и высокая заводская готовность элементов, но в изделиях в период охлаждения образуются трещины из-за разницы коэффициента термиче ского расширения поризованной керамики и материала форм или капселей. В результате уменьшается выход качественных изделий и увеличивается себестоимость продукции. К недостатку указанного способа следует отнести тот факт, что изделия изготавливаются в формах из тонколистовой дорогостоящей жароупорной стали, деформирующейся при температурах обжига 1200С. Обжиг материала без форм по указанной технологии - на поддонах открытым пламенем приводит к резкому увеличению отходов - до 70%.
Имеются технологии изготовления керамических теплоизоляционных изделий [109, ПО], в которых процессы размягчения глинистого материала до пиропластического состояния совмещаются с различными физико-механическими процессами, связанными с нагревом глин до высоких температур 1250-1300С. Источником газовыделения при этом являются продукты разложения слюдянистых минералов, которые вспучивают материал. Недостатком такого способа порообразования в керамическом материале является фактор образования большого количества трещин, недопустимых для стенового материала.
Известны пористые керамические массы на основе огнеупорных глин с добавлением трепела, нефелин-сиенитов, жидкого стекла [106]. Обжигается масса при температуре 900-950С. Рекомендуется для изготовления пористых форм-поддонов. Недостатком предложенного материала можно считать то, что сырьевые материалы предварительно измельчаются, затем обжигаются при температуре 950С, снова измельчаются, смешиваются с другими компонентами, формуются и обжигаются. В технологии используется двойной помол и двойной обжиг, что экономически невыгодно.
Выбор и характеристики исходных сырьевых материалов
Глинистые породы для кирпично-черепичного производства имеют на территории Ростовской области очень широкое распространение [159].
Из эксплуатируемых промышленностью месторождений области, крупные кирпичные заводы действуют на базе Мокро-Чалтырского, Марцев-ского, Ленинаванского, Азовского, Аксайского, Сальского, Гуковского, Шах-тинского, Миллеровского, Новочеркасского, Пролетарского и других месторождений. Проведенный литературный анализ месторождений глинистых пород по области [159] показал, что суглинок Мокро-Чалтырского месторождения является типичным и наиболее распространенным сырьем для изготовления керамических материалов. Поэтому в качестве глинистого сырья в работе использован суглинок Мокро-Чалтырского месторождения, Мясниковского района, Ростовской области.
Мокро-Чалтырское месторождение суглинков разведывалось в 1997 году ТОО "Южгеолстром" с целью создания сырьевой базы для ЗАО "ЧПКПСМ". В 1997 году на месторождении был заложен опытно - промышленный карьер. Месторождение расположено в Мясниковском районе Ростовской области на юго-западной окраине села Чалтырь, в 2,2 км к северо-востоку от остановочной площадки Мокрый Чалтырь, на пастбищных землях, принадлежащих Чалтырской сельской администрации.
Геологическое строение месторождения.
Вскрышные породы представлены почвенно-растительным слоем мощностью 0,2-0,9 м, в среднем 0,58 м, мощность суглинков полезной толщи колеблется от 2,8 до 8,2 м, составляя в среднем 6,62 м.
В соответствии с "Инструкцией по изучению инженерно-геологических условий месторождений твердых полезных ископаемых" Мокро-Чалтырское месторождение относится к типу месторождений 1а, сложенных необводнен-ными связными породами, залегающими на небольших глубинах, а по категории сложности - к простым.
В геологическом строении месторождения принимают участие отложения неогеновой и четвертичной систем.
Отложения неогена непосредственно в районе работ выходят на поверхность по правому склону долины р. Мертвый Донец, а также по склонам б. Мокрый Чалтырь и представлены породами сарматского яруса, мэотиче-ского яруса, понтического яруса, хапровскими слоями и скифскими глинами.
Отложения сарматского яруса сложены неравномерно-зернистыми песками, которые перекрываются светло-желтым, вплоть до белого, крепким перекристаллизованным известняком ракушечником с обильной фауной пеле-ципод. Мощность песков -8 м, известняков - 4-5 м. Глубина залегания известняков-ракушечников изменяется от 16,7 м на юге месторождения и до 7,5 м в северной пониженной его части.
Перекрываются известняки-ракушечники плотными, пластичными бурыми с различными оттенками (желтый, красноватый) четвертичными глинами с обилием гнезд и прожилков кристаллического гипса, повышенными местами содержанием крупнозернистых твердых карбонатных включений, включений крупнозернистого гипса, гравия, обломочного материала, гидроокислов железа и т.д.
Мэотический ярус представлен в низах тонкозернистым косослоистым песком, на котором в районе ст. Хапры залегают сильно запесоченные известняки, переходящие в известковые песчаники. Мощность отложений мэо-тиса 15 - 17 м, из которых 2,5 - 3,0 м приходится на известняки.
На размытой поверхности мэотических отложений залегает местами глинисто-мергелистый слой и рыхлый конгломерат (общая мощность 0,6 -0,8 м), перекрываемые понтическим известняком ракушечником желто-бурого цвета, весьма пористым, ноздреватым, разрушенным в разной степени вплоть до состояния дресвы ("тырсы") с прослойками перекристаллизованных известняков с обилием рыхлого известково-глинистого вещества. Мощность известняков ракушечников колеблется от 3,0 до 12,0 м и более.
Хапровские слои развиты неширокой полосой (от 0,5 до 0,8 км) по правобережью р. Мертвый Донец, слагая хапровскую террасу, сложенную пес-чано-глинистыми отложениями озерно-аллювиального типа мощностью 3-4 м. в границах месторождения хапровские слои отсутствуют.
На песках хапровских слоев или непосредственно на размытых понти-ческих известняках залегают красно-бурые плотные, пластичные скифские глины, также отсутствующие в контурах Мокро-Чалтырского месторождения.
В пределах описываемого района распространены четвертичные отложения водоразделов и их склонов, а также современные аллювиальные лиманные озерные отложения и отложения первой надпойменной и пойменной террас.
Физико-химические основы формирования ячеистой структуры сырьевой массы
Принципиальным моментом предлагаемой технологии получения газокерамических изделий является самопроизвольное вспучивание сырьевой массы на стадии формования. Данная технология предусматривает получение керамических изделий из гомогенизированной смеси, состоящей из суглинка Мокрочалтырского месторождения, отходов углеобогащения ЦОФ "Несветай", ПАВ (порошкообразное моющее средство "Кристалл"), активатора (кислотообразующая добавка), и воды.
На основании предварительных экспериментов было установлено, что основным компонентом, обусловливающим вспучивание смеси являются отходы углеобогащения. Именно в отходах после затворения их водой начинают протекать процессы, способствующие образованию внутри массы газов, ведущих к вспучиванию смеси. Это свойство отходов углеобогащения установлено впервые, и не получило освещение в печати.
Для установления причины вспучивания отходов углеобогащения и изучения химизма этого процесса исследованы их химический и минералогический составы. В связи с этим нами проведены химический, термический и рентгенографический анализы углеотходов, а также был проведен хромато-графический анализ газа выделяющегося в процессе вспучивания (Гл. 3).
В качестве анализируемых проб использовались исходные углеотходы и отходы углеобогащения после вспучивания.
Результаты термического анализа, представленные на рис. 3.2 и 3.3 показали существенное различие в характере термических кривых в низкотемпературной области.
На кривых ДТА, ДТГ и ТГ исходных углеотходов фиксируется небольшой, но четкий экстремум с максимумом при 140 С, который отсутствует на термограмме пробы углеотходов после вспучивания.
Можно полагать, что наличие этого пика объясняет присутствие в исходной пробе некоторого компонента, который после вспучивания переходит в кальцит, вследствие чего он не зафиксирован на термограмме пробы углеотходов после вспучивания. Таким компонентом может быть двуводный гипс, который вследствие химических реакций протекающих при вспучивании отсутствует в сухом остатке отходов углеобогащения, отобранных после вспучивания.
Это подтверждается рентгенографическим анализом, который показал на присутствие гипса в исходной пробе и отсутствие его в пробе углеотходов после вспучивания. Также рентгенографический анализ показал на присутствие кальцита в пробе углеотходов после вспучивания и отсутствие его в исходных отходах углеобогащения. Результаты рентгенографического анализа представлены в п. 3.2.2. настоящей работы.
Минералогический состав углеотходов и ионный состав оборотных вод углеобогатительных фабрик по угленосным регионам страны нашли отражение в [141, 142, 143]. При этом следует отметить, что, несмотря на высокое содержание в оборотных водах углеобогатительных фабрик гидрокарбонатных ионов НСО (до 256 мг/л) на рентгенограммах исходных углеотходов не обнаруживаются рефлексы, характерные для известняка в виде кальцита. Однако при смешивании, предварительно высушенных до постоянной массы углеотходов с концентрированной соляной кислотой наблюдается интенсивное газовыделение. Проведенный хроматографический анализ газа выделяющегося в ходе вспучивания смеси показал, что этим газом является ССЬ-На основании этого можно утверждать, что в составе углеотходов присутствует значительное количество карбонатов и гидрокарбонатов металлов, прежде всего кальция, на что и указывают авторы в работах [141, 142, 143]. От сутствие на рентгенограммах пиков характерных для карбонатов объясняется тем, что они находятся в тонкодисперсном, криптокристаллическом, а значит в рентгеноаморфном состоянии (их соединения обладают невысокой степенью кристалличности). Значительную часть отходов углеобогащения составляют глинистые минералы осадочного или метаморфического происхождения. К таковым относятся кальцит, сидерит, доломит, которые практически всегда сопутствуют им.
Проведенный химический анализ показал высокое содержание в отходах углеобогащения Si02, А120з, окислов железа, карбонатов кальция и магния. Результаты химического анализа представлены в табл. 3.4.
Таким образом, установлено некоторое отличие в минералогическом и качественном составе между исходными отходами углеобогащения и углеот-ходами после вспучивания.
Подбор режима термической обработки газокерамического материала
В процессе термической обработки, сушки и обжига осуществляется формирование наиболее важных свойств керамических материалов, определяющих их техническую ценность: прочность, плотность, водостойкость и т.д.
Как при сушке, так и при обжиге возникающим в изделиях деформациям противодействует, связность материала, определяемая его структурно-механическими свойствами. Существенное различие заключается в том, что при обжиге керамические массы претерпевают физико-химические процессы, изменяющие фазовый состав и структуру составляющих компонентов керамики. Несмотря на коренное различие, существующее между процессами сушки и обжига, в отношении физико-механических явлений они имеют аналогию в причинах, вызывающих деформации и нарушение сплошности изделий при термической обработке [48].
Процесс сушки является ответственной операцией в производстве грубой строительной керамики. Поэтому для каждой разновидности материала экспериментально устанавливается рациональный режим для внутренней и внешней диффузии влаги в материале, позволяющий за короткий срок и с наименьшими энергетическими затратами обеспечить получение качественных (без трещин и деформаций) изделий. Выбор режима сушки подразумевает установление допустимой интенсивности процесса удаления влаги из материала, наибольшей температуры его нагрева при определенных параметрах сушильного агента. Интенсивность сушки, определяемая механизмом тепло и массопереноса, как известно, зависит от структуры высушиваемого материала, форм и вида связи с ним влаги в парообразном или жидком состоянии.
Газокерамический материал на основе отходов углеобогащения является высокоотощенным материалом, практически безусадочным. Это объясняется специфическими свойствами отходов углеобогащения (малая чувствительность к сушке). Этот факт предопределяет возможность интенсификации такого технологического передела как сушка и ограничение лишь выдержкой при Т=150 - 250С с целью исключения при жестких режимах обжига интенсивного испарения влаги, которое может привести к трещинообразованию.
Процесс сушки высокоотощенной пористой керамической массы несколько отличается от сушки традиционной грубой строительной керамики. Его особенности хорошо проявляются в характере изменения во времени влагосодержания материала при различных температурах сушильного агента и определяются спецификой связи влаги в сырце.
Изучение процессов, происходящих при сушке образцов размером 7x7x7 см, производилось в среде с постоянными параметрами, так как именно в этих условиях обнаруживаются характерные особенности высушиваемого материала. Контроль за изменением влагосодержания производился периодическими замерами образцов.
Необходимая выдержка изделий при максимальной температуре сушки зависит от скорости подъема температуры в интервале 20 + Т , так как влагоотдача сырца при разной скорости подъема температуры происходит неодинаково.
Одним из основных принципов получения в короткие сроки бездефектной керамики при повышенных температурах сушки является правильный выбор максимальных значений допустимой интенсивности этого процесса в условиях постоянной скорости его протекания.
Кривые, выражающие влагосодержание газокерамического сырца при разных температурах сушильного агента и различной скорости подъема температуры представлены на рис. 5.1 и 5.2.
Анализ полученных кривых показал, что первые три часа сушки характеризуются наиболее интенсивной потерей влаги. Это приводит к незначительной усадке образцов. В следующие 3-4 часа сушки процесс влагоотдачи практически прекращается (период падающей скорости сушки) и заканчивается воздушная усадка изделий. Поэтому в этот период времени сушку можно интенсифицировать. Из представленных на данном рисунке кривых видно, что газокерамический сырец обладает незначительной усадкой. Как показали исследования, на всех образцах было отмечено отсутствие трещин и других дефектов.
