Лицьова керамічна цегла з використанням некондиційної сировини природного і техногенного походження

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лицьова керамічна цегла з використанням некондиційної сировини природного і техногенного походження

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Стратегічним пріоритетним напрямком інноваційної діяльності в Україні на 2003-2013 рр. (Закон України про пріоритетні напрямки інноваційної діяльності в Україні) є вдосконалення хімічних технологій, зокрема технологій виробництва керамічних матеріалів широкого спектра використання.

Застосування в будівництві виробів із кераміки - цегли, керамічних каменів, фасонних виробів, забезпечує довговічність, комфортність та архітектурну виразність будинків. Цегляні будинки характеризуються підвищеною тепло - та звукоізоляцією.

У процесі виробництва керамічної цегли для покращення тих чи інших властивостей місцевих глин застосовують високоякісні глини, що в умовах ринкової економіки не ефективно. Водночас поблизу керамічних заводів майже завжди є різні вторинні сировинні ресурси, які можна використовувати для оптимізації складу й характеристик керамічних мас та отримання черепка із заданими фізико-механічними властивостями. Застосування їх у кераміці становить великий інтерес як із позиції комплексного використання мінеральної сировини, так і спрямованого регулювання заданих властивостей.

В свою чергу, вирішення проблеми утилізації відходів промисловості, використання їх як вторинної сировини є завданням загальнодержавного значення.

Аналіз існуючих даних засвідчує, що для виробництва стінової кераміки цікавим є використання великотоннажної некондиційної сировини природного і техногенного походження, що відіграє в технологічному процесі роль «армувального» компонента спіснювача-плавня. Використання цієї сировини дасть змогу розробити технологію отримання лицьової цегли способом напівжорсткої екструзії, що забезпечить значне підвищення якості лицьових керамічних виробів, розширення їх асортименту, кольорової гами та фактури.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні дослідження теоретичного і прикладного характеру були виконані в рамках науково-дослідної роботи №60.01.2001 КП - №0100U003612 «Розробити та впровадити технологію виробництва лицьової керамічної цегли з використанням відходів промисловості України як вторинної сировини» Здобувач виконував обов'язки наукового керівника НДР.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є теоретичне обґрунтування та експериментальне підтвердження можливості отримання методом екструзії лицьової та високоміцної керамічної цегли широкої кольорової гами і потрібної фактури за рахунок регулювання процесів структуроутворення керамічних мас, отриманих з використанням некондиційної сировини України.

Завдання дослідження

1. Розробити критерії оцінки придатності сировини для її застосування в технології отримання лицьових керамічних виробів високої якості.

2. Здійснити цілеспрямований пошук некондиційної сировини як природного, так і техногенного походження. Вивчити хіміко-мінералогічний склад, кераміко-технологічні властивості, особливості структури і здатність до солеутворення глинистої та некондиційної сировини природного і техногенного походження.

3. Вивчити способи спрямованого регулювання процесів структуроутворення лицьової кераміки з використанням некондиційної сировини природного і техногенного походження з метою досягнення оптимальних фізико-механічних та естетичних властивостей.

4. Дослідити процеси спікання та властивості керамічних мас із застосуванням некондиційної сировини природного і техногенного походження.

5. На основі встановлених закономірностей розробити склади мас і технологічні параметри виробництва лицьової керамічної високоміцної цегли широких кольорової гами та фактури з використанням некондиційної сировини природного та техногенного походження.

6. Впровадити технологію отримання лицьової керамічної цегли способом напівжорсткої екструзії із застосуванням розроблених складів мас.

Об'єктом досліджень є процеси структуроутворення керамічних мас і засоби їх регулювання для отримання виробів із заданими властивостями.

Предмет досліджень - лицьова керамічна цегла з використанням некондиційної сировини природного і техногенного походження, його відмінні особливості.

Методи досліджень. Для вирішення поставлених завдань було застосовано комплекс сучасних фізико-хімічних і фізико-технічних методів, які включають рентгеноструктурний, диференційно-термічний, петрографічний і хімічний методи дослідження сировинних компонентів і мас на їх основі, що дають змогу оцінити особливості структуроутворення керамічних матеріалів; комплекс технологічних методів дослідження, що дають змогу оцінити експлуатаційні властивості виробів. Експериментальні дані отримані на основі так званого активного експерименту, який проводили математичним плануванням.

Наукова новизна отриманих результатів

1. Встановлено особливості структуроутворення дослідних систем на основі глауконітових полімінеральних і монтморилонітових полімінеральних глин з використанням некондиційної сировини природного і техногенного походження як «армувальних» компонентів.

2. Доповнено теорію спрямованого регулювання структуроутворення керамічних мас. Встановлено, що найміцнішою коагуляційною структурою характеризуються оптимальні склади системи глауконітова глина - шлак - каолін - бентоніт, що, в свою чергу, зумовлює їх використання за напівжорсткої екструзії. У разі регулювання процесів структуроутворення полімінеральної глауконітової глини зміною ступеня взаємодії дисперсних часточок з водою додаванням ПАР формуються коагуляційні структури з меншою формувальною вологістю та конденсаційні структури менш чутливі до сушіння.

3. Встановлено, що в разі регулювання властивостей коагуляційної структури використанням як «армувального» компонента шлаків ТЕЦ і введенням каолініт-монтморилонітових добавок у керамічні маси на основі полімінеральної глауконітової глини можливе отримання спеченого керамічного черепка, що забезпечує виробництво на основі цих мас як лицьової цегли, так і клінкерних виробів.

Доведено, що під час оптимізації хіміко-мінералогічного складу шихти системи глина - шлак - каолін - бентоніт оптимізується кристалізація новоутворень і формується більш розвинена склофаза.

4. Встановлено, що в разі використання як «армувального» компонента гранітних відсівів простежуються такі самі тенденції у формуванні кристалічних новоутворень. Однак, за рахунок використання гранітних відсівів, які різняться мозаїчністю і дефектністю структури, переважають реакції в твердій фазі, що підтверджує практично незмінна кількість кварцу. Це зумовлює ріст показників міцності при зменшенні усадки виробів, що становить інтерес у разі отримання лицьової цегли способом напівжорсткої екструзії.

Практичне значення отриманих результатів

1. Розроблено рекомендації з виробництва лицьової архітектурно-оздоблювальної цегли широких кольорової гами та фактури з використанням некондиційної сировини природного і техногенного походження способами пластичної та напівжорсткої екструзії.

2. На ХФ ЗАТ «СБК» впроваджено технологію отримання лицьової цегли різної фактури способом напівжорсткої екструзії за безпересадною технологією з використанням некондиційної сировини техногенного і природного походження.

2.1. Із використанням як «армувального» компонента некондиційної сировини техногенного походження - шлаків ТЕЦ отримано лицьову керамічну цеглу:

? із шорсткуватою фактурою, що імітує природний камінь;

? із гранітоподібною фактурою шліфуванням;

? із фактурою під «рваний» камінь як шляхом «ошкурювання» свіжовідформованого бруса, так і за рахунок відколювання лицьової поверхні випаленої цегли.

2.2.Із використанням як «армувального» компонента некондиційної сировини природного походження - гранітних відсівів Коростенського родовища отримано лицьову керамічну цеглу із гладкою фактурою.

Економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи на ХФ ЗАТ «СБК» становить 51 грн. 60 коп. на 1000 шт. ум. цегли, що дорівнюватиме 3 096 000 грн. за виробництва 60 млн. шт. ум. цегли.

Особистий внесок здобувача полягає в виконанні експериментальних досліджень, обробці та аналізу отриманих результатів, розробці та впровадженню в виробництво технології отримання лицьової цегли з використанням некондиційної сировини природного і техногенного походження способом напівжорсткої екструзії.

Особистий внесок здобувача в наукові праці

сировина керамічний техногенний цегла

1. Телющенко И.Ф., Сай В.И., Огородник И.В. Современная технология и способы направ-ленного регулирования свойств строительной керамики // Строит. материалы и изделия. - 2001. - №5-6. - С. 22 - 23.

Проаналізовано способи спрямованого регулювання структуроутворення керамічних мас і їх практичне застосування в сучасній технології виробництва будівельної кераміки.

2. Телющенко И.Ф., Огородник И.В., Доний А.Н., Крупа А.А. Разработка математической модели взаимодействия компонентов керамической массы // Строит. материалы и изделия. - 2002 - №5. - С. 3 - 6.

Досліджено регулювання властивостей керамічних мас шихтуванням глин різного хіміко-мінералогічного складу. Вибрано технологічні параметри для оптимізації властивостей коагуляційної, конденсаційної та кристалізаційної структур шляхом побудови математичної моделі. Відпрацьовано властивості оптимальних складів, отриманих у результаті багатокритеріальної оптимізації, в умовах ХКЗ №15.

3. Телющенко И.Ф., Огородник И.В., Крупа А.А. Биопласт - эффективная добавка для керамических масс // Строит. материалы и изделия - 2003. - №1. - С. 11 - 13.

Визначено використання як ПАР біопласту та досліджено його вплив на властивості глин різного хіміко-мінералогічного складу.

4. Телющенко И.Ф., Огородник И.В., Доний А.Н. Оптимизация процессов структурообразования керамических масс системы монтмориллонитовая глина - некондиционное сырье природного и техногенного происхождения // Строит. материали и изделия.-2003.-№7.- С. 4245. Досліджено вплив некондиційної сировини природного і техногенного походження на властивості коагуляційної і конденсаційної структур мас на основі монтморилонітової глини Сумської обл.

Вибрано технологічні параметри для оптимізації властивостей коагуляційної, конденсаційної та кристалізаційної структур шляхом побудови математичної моделі.

5. Деклараційний патент на винахід №58001 7 С04У 33/00 «Керамічна маса для виготовлення лицьової цегли» /И.Ф. Телющенко; А.А. Крупа; А.Л. Савченко та ін. Подано 04.07.2002 р. отрим. 15.07.2003 р. Бюл. №7.

6. Телющенко И.Ф. Исследование структурообразования и свойств опытных масс системы глина - некондиционное сырье техногенного происхождения // Буд. матеріали, вироби та санітарна техніка - 2003. - №18. - С. 59 - 67.

Размещено на Allbest.ru