Исследование основных физико-технических свойств керамических материалов с использованием глины Южно-Башмаковского месторождения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЛИНЫ ЮЖНО-БАШМАКОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Саденко С.М.

Мороз М.Н.

Белякова Е.А.

Белякова В.С.

Строительная практика в настоящее время показала, что без постоянного анализа местных минеральных ресурсов, как сырья промышленности строительных материалов, не возможен прогресс всей строительной отрасли. Материальной основой строительства являются местные строительные материалы, разработка и совершенствование которых - важная научно-практическая задача отраслевых строительных институтов и строительных вузов.

Многообразие минерального сырья на территории Пензенской области и, в частности глин, делает актуальной задачу разработки видов и номенклатуры керамических изделий для выпуска в регионе. Строительный комплекс является одной из базовых высокорентабельных отраслей промышленности способной на основе местной минерально-сырьевой базы обеспечить стабильное развитие фирм и организаций, использующих глины и другие виды минерального сырья.

Для изучения основных физико-технических свойств глины для изготовления керамических материалов использовали глину Южно-Башмаковского месторождения (Башмаковский район Пензенской области).

Установленны основные физико-технических свойства и химический состав глин позволили выбрать эффективные добавки в шихту.

Месторождение расположено в 0,8 км юго-восточнее р.п. Башмаково, где имеются железная дорога на г. Москву и автодорога, вся необходимая инфраструктура для добычи сырья и производства строительной продукции.

Объем запасов один из наиболее значительных- 1326 тыс.м3. Запасы утверждены в 1987 г. (номер протокола ТКЗ №394).

Полезная толща не обводнена и вскрыша не требует значительных затрат на съем.

Горнотехнические условия благоприятны для разработки месторождения открытым способом.

Средние показатели физико-механических свойств глин следующие: Число пластичности сырья - 18,6. Гранулометрический состав фракций в % по массе: 0-0,001 - 34,09-45,08 %; 0,001-0,005 - 8,5 -14,10 %; 0,005- 0,01 - 6,73-14,76 %; 0,01- 0,06 - 20,87-40,04 %.

Глины соответствуют ГОСТ и относятся по содержанию Al2O3 в прокаленном состоянии к группе кислого сырья; по содержанию Fe2O3 к группе с высоким содержанием красящих окислов. Распределение проб глинистого сырья по группам пластичности представлены в табл. 1.

Таблица 1

Распределение проб глинистого сырья по группам дисперсности представлены в табл. 2. облицовочный черепица глина прессование

Таблица 2

Физико-механические свойства сырья представлены в табл. 3.

Таблица 3

По степени пластичности сырье почти целиком (96,5% ) относится к I классу (с числом-пластичности 15,8-26,3). По размерам включений все пробы относятся к группе с мелкими включениями.

Сырье относится к группе легкоплавкого с температурой плавления 1200-12600С, сырье относится к группе неспекающегося и к группе низкотемпературного спекания. При оптимальной температуре обжига 900-10000С водопоглощение черепка по массе более 6% и составляет 8,9-9,8%.

На основе установленных основных физико-технических свойств глин Южно-Башмаковского месторождения предложены корректирующие добавки в шихту для обеспечения керамике свойств в соответствии с ГОСТ. В качестве добавок использовали наиболее эффективные, повышающие физико-механические характеристики керамики:

- доменный шлак Липецкого металлургического комбината в количестве 5%, 10%, 15% от массы шихты;

- легкоплавкая глина Махалинского месторождения в количестве 10%, 20%, 30% от массы шихты;

- доломитовая мука в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;

-легкоплавкое стекло марки ТФ 4 с удельной поверхностью 1500 г/см2 в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;

- молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 1500 г/см2 Ухтинского месторождения в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;

Влажность шихты составляла 6 %, давление прессования - 50 МПа. Режим обжига: подъем температуры - 4,5 часа, выдержка при температуре 920 °С - 1,5 часа и остывание.

Результаты исследования составов и свойств шихты приведены в табл. 4.

Таблица 4

Показатель твердости по Моосу составов №1, №2 (табл. 4) - 6. Прогнозируемая морозостойкость более 100 циклов. Нами на основе анализа параметров технологии предложено формование облицовочной плитки и черепицы из глины Южно-Башмаковского месторождения методом полусухого прессования, так как этот способ наиболее экономически эффективен, в технологии используется пластическая масса с влажностью 8-10 %, в то время как при пластическом формовании влажность шихты составляет 18%.

Выводы

Южно-Башмаковское месторождение глины Пензенской области по установленным наиболее значимым технико-экономическим показателям максимально пригодно для производства облицовочной плитки и черепицы и является наиболее перспективным месторождением.

Глины Южно-Башмаковского месторождения наиболее пластичны и содержат в своем составе большее количество оксида алюминия, что обеспечивает лучшие технические характеристики керамической продукции.

Глины Южно-Башмаковского месторождения Пензенской области с предложенными компонентами шихты и сырьевыми компонентами пригодны для производства облицовочной плитки и черепицы по технологии полусухого прессования керамических изделий соответствующих требованиям ГОСТ.

Установлены основные физико-механические свойства материалов для производства облицовочной плитки и черепицы :

- Прочность при сжатии, МПа - 39,1-37,4;

- Прочность при изгибе, МПа - 17,4-17,9;

- Водопоглощение, масс % - 7,3-8,3;

- Твердости по шкале Мооса - 6;

- Морозостойкость более 100 циклов.

В Южно-Башмаковском месторождении глин Пензенской области имеются достаточные запасы глины, которые могут обеспечить сырьем завод по производства облицовочной плитки и черепицы производительностью с общим объемом добычи глины 37 тыс. тонн в год, обеспечивая выпуск 1 млн. кв. м облицовочной плитки в год и 200 тыс. кв. м черепицы в год в течение 50 лет.

Библиографический список

1. Саденко С.М., Мороз М.Н., Белякова Е.А., Белякова В.С. Анализ параметров и оценка разведанных месторождений глин Пензенской области с целью изучения возможности производства керамических материалов // Современные научные исследования и инновации. 2015.

2. Калашников В.И., Мороз М.Н., Саденко С.М., Белякова Е.А., Москвин Р.Н., Белякова В.С. Эффективные глиношлаковые строительные материалы с использованием глины Южно-Башмаковского месторождения // Современная техника и технологии. 2015.

Аннотация

В статье приведены результаты исследований основных физико-технических свойств керамических материалов с использованием глины Южно-Башмаковского месторождения Пензенской области.

Ключевые слова: глина, керамические материалы, свойства, физико-технические показатели

Размещено на Allbest.ru