Разработка составов керамического кирпича с добавкой волластонита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка составов керамического кирпича с добавкой волластонита

Сагындыков А.А., Киргизбаев А.Т., Алжанбаев Ж.Е., Жекенов А.Л.

ТарГУ им. М.Х. Дулати, г. Тараз

Одним из главных факторов при производстве кирпича является подбор качественного сырья, как глин, так и отощающих добавок.

Свойства керамических масс, как в исходном, так и в обоженном состоянии определяется химическим и минеральным составом, размером и формой частиц составляющих компонентов.

Как известно, при производстве кирпича используют местную глину, обладающую умеренной пластичностью и средней чувствительностью к сушке. Эту глину в производстве кирпича можно использовать только путём добавки непластичных материалов. В настоящее время: в состав шихты вводят до 10% отощающих и выгорающих добавок, что и позволяет получать хорошо формуемые массы с приемлемыми сушильными свойствами и кирпич с высокими эксплутационными свойствами. С целью совершенствования технологии производства кирпича с высокими эксплутационными свойствами ведется поиск новых сырьевых ресурсов. Одним из перспективных сырьевых: материалов рассматривается волластонит.

Волластонит - это природный силикат кальция, белого или светло-серого цвета с химической формулой CaSiO3. Для природного волластонита характерна игольчатая структура-кристаллов, при раскалывании которых образуются зёрна игольчатой формы. Игольчатая форма зерна волластонита определяет его основное направление использования в качестве микроармирующего наполнителя. Температура плавления чистого волластонита 1540°С. Состав, свойства и форма частиц волластонита обуславливают области его применения: керамика, фарфор, огнеупорные и кислотостойкие материалы, асбоцементные изделия, металлургия, обмазка для сварочных электродов, специальная радиокерамика, изоляторы с низкими диэлектрическими потерями, санитарно-технические,резино-технические изделия, производство композиционных полимеров и лакокрасочных материалов [1-3].

Основные физико-механические свойства волластонита:

1. Твёрдость по Моосу 4,5

2. Плотность, г/см3 2,9

3. Показатель преломления света 1,631-1,636

4. РН водной суспензии 8,5-9,5

5. Естественная влажность,% 0,1-0,5

6. Белизна,% 80-85

7. Насыпная масса, г/см3 1000-1500

8. Удельная поверхность, см2 1000-4000

9. Содержание водорастворимых солей,% 0,1-0,2

10. Набухание в воде,% 0,35-6,5

11. Маслоёмкость, г/100г 25-40

12. Объёмное сопротивление, Ом/м 1010-1012

13. Диэлектрическая проницаемость 13-14

14. Напряжение пробоя, Кв/мм 1,3-1,6

15. Tg диэлектрических потерь 0,025-0,035

16. Коэффициент температурного расширения, мм/°С 6,6*106

17. Анизотропность частиц, L/D 5-20

Волластонит не растворяется в воде и органических растворителях, но реагирует с разбавленной соляной кислотой. Он открыт английским минерологом Уильямом Волластаном, этот минерал начали активно производить и исследовать в последние десятилетия. Рынок его удвоился и сохраняется тенденция, к его увеличению по мере расширения областей применения. Волластонит - не токсичен, не взрывоопасен, не горюч, не имеет вредных выделений.

Это новый, но очень перспективный ; и многообещающий, по нашему мнению, материал для использования в материалах различного назначения. Волластонит обладает рядом ценных свойств и преимуществ перед другими минеральными наполнителями; Введение его в различные материалы может придать им ряд особенностей: Микроармирующие свойства волластонита,. обеспечивающие безусадочность изготавливаемых с его применением материалов, могут оказаться особенно востребованными при производстве сухих, строительных, смесей. Опыт показывает целесообразность и необходимость добавления волластонита в подобные материалы.

В керамической промышленности волластонит целесообразно использовать прежде всего при производстве плиток керамических. В настоящее время волластонит применяется на Кучинском комбинате строительных материалов для изготовления глазури.

Исследование волластонита в производстве керамического кирпича, где его использование может расширить: возможность производства лицевого кирпича высокого качества, типа "люкс" представляет большой интерес.

Крупнейшими производителями волластонита в мире являются США, Китай, Индия, Финляндия. Китай занимает первое место по наличию ресурсов в мире. Объём добычи волластонита в КНР с начала 80-х годов по 1994 год достиг 250000 тонн в год, и потребность в нем возрастает на 11-15% ежегодно. В 2000 году общий объём потребления китайского волластонита составил 0,5 млн.тонн в год.

В Казахстане в настоящее время появилась реальная сырьевая база волластонита - Босагинское, Хайрузовское, Бадамское.

Были проведены исследования физико-технических свойств пластичных масс глины, используемых для производства керамического кирпича при введении в них волластонита. Исследования проводили на шихте №1 (Ш1), включающей- суглинок (карьер «Сарыкемер) и волластонит 5 и 10% (по массе), и шихте №2 (Ш2), включающей суглинок, выгорающие добавки (40% по объему) и волластонит 5 и 10% (по массе), а также на глине без каких-либо добавок (С). В работе использовали волластонит Бадамского месторождения. Гранулометрический состав волластонита приведен в таблице 1, химический состав волластонита и суглинка - в таблице 2.

Таблица 1

Гранулометрический состав волластонита

Таблица 2

Химический состав исходных сырьевых материалов

Исследования проводили при введении 5 и 10% (по массе) волластонита.

После шихтовки массы увлажняли, механически обрабатывали и выдерживали в течение 2-х суток для получения однородной структуры и влажности. После этого определяли формовочную влажность. Из каждой массы вручную без вакуумирования формовали кубики размером 50x50x50 мм. На них определяли кажущуюся плотность, усадку, водопоглощение, предел прочности при сжатии и морозостойкость обожженных образцов.

Составы масс приведены в таблице 3.

Таблица 3

Составы и свойства

Для определения воздушной усадки и предела прочности при изгибе формовали балочки размером 135x60x10 мм. Сушку отформованных образцов производили в течение 2-х суток при комнатной температуре, затем досушивали в сушильном шкафу при температуре 90°С.

Формовочная: влажность, воздушная усадка и предел прочности при изгибе высушенных образцов представлены в табл. 3.

Высушенные образцы при влажности 3-5% обжигали в муфельной электрической печи при температуре 900, 950, 1000, 1050, 1100°С с выдержкой 30 минут со скоростью нагрева 100°С/час.

На обожженных образцах определяли огневую усадку, водопоглощение, кажущуюся плотность, предел прочности при изгибе и сжатии.

На основании полученных-данных были: построены графические зависимости изменения усадки; водопоглощения; кажущейся плотности, пределов прочности' масс от температуры обжига. Данные представлены на рисунке 1.

Анализ таблицы показывает, что при введении волластонита снижается формовочная влажность и усадка глины, а прочность после сушки возрастает (массы СВ-5, СВ-10). Волластонит, по-видимому; снижает адсорбционную способность глины, армирует её, что обуславливает формирование более прочной структуры при формовании образцов.

Масса с производственной шихтой ПВ-5 имеет более высокую формовочную влажность, воздушную усадку и механическую прочность, чем масса с суглинком СВ-5 с аналогичным 5% содержанием волластонита. Это связано с содержанием в ней выгорающей добавки, которая повышает адсорбционную способность производственной массы и одновременно армирует ее.

С увеличением волластонита с 5% до 10% (масса СВ-10) незначительно снижается формовочная влажность, усадка, но при этом наблюдается снижение механической прочности. Это связано, видимо, с уменьшением содержания выгорающих добавок в массе, армирующее действие которых не компенсируется волластонитом при сушке, что и приводит к снижению прочности массы в высушенном состоянии.

На рисунке приведена зависимость механической прочности при сжатии.

Рис. 1. Влияние волластонита на изменение предела прочности при сжатии 1-5%, 2-10%

Из полученных результатов можно сделать следующие выводы: волластонит снижает формовочную влажность, усадку при сушке и обжиге, повышает механическую прочность при обжиге. В процессе формования волластонит выполняет армирующую и упрочняющую роль, уменьшает чувствительность к сушке и склонность к трещинообразованию, что приводит к снижению брака при сушке.

керамический кирпич волластонит

Литература

1. Абдрахимов В.З. Хайрузовское месторождение волластонита // Пром-сть строит. материалов. Сер.5. Керамическая пром-сть / ВНИИЭСМ. -М., 1988. - Вып.5. - С.5-6.

2. Абдрахимов В.З., Родин А.Н. Исследование возможности применения волластонита в производстве керамических плиток // Пром-сть строит.материалов. Сер.5. Керамическая пром-сть / ВНИИЭСМ. - М., 1987. -Вып.5. - С.2-3.

3. Аванесова Ф.С., Самойлович И.Ю. Применение волластонита в фаянсовой массе // Исследования по технологии строительных материалов. Ташкент: ФАН, 1969. - Вып.1. - С. 165-168.

Размещено на Allbest.ru