Исследование возможности применения опошнянской глины в производстве шамотного пенолегковеса

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Шамотные ультралегковесные огнеупоры характеризуются низкой теплопроводностью, что делает их труднозаменимыми во многих тепловых агрегатах. Однако высокая пористость, которая по существу предопределяет их наиболее ценные свойства, значительно снижает прочность изделий. Поэтому главной задачей по улучшению свойств высокопористых огнеупорных материалов является повышение их прочности и термической стойкости.

На свойства легковесных огнеупоров оказывают значительное влияние методы их производства. Наиболее широко для производства ультралегковеса используется пенометод, позволяющий получать огнеупоры с пористостью до 85%. Свойства легковеса, полученного по пенометоду, определяются, прежде всего, технологией получения пеномассы, и в частности, физико-химическими свойствами используемой пены и степени ее устойчивости, а также реологическими характеристиками глинистого шликера.

Традиционно шамотный пенолегковес получают смешением глинистого шликера, содержащего тонкозернистый шамот с взбитой пеной и вспученным перлитом [1-3]. В обжиге высокую пористость шамотного кирпича обеспечивает низкий объемный вес пены и вспученного перлита.

Прочность кирпича связана, прежде всего, с реологическими характеристиками глины, а также с режимом сушки сырца.

На ООО «Михайловские огнеупоры» в качестве глинистого компонента в производстве шамотного пенолегковеса ШЛ-0,4 традиционно используются огнеупорные глины Новорайского месторождения марки ДН-2. В условиях рыночной экономики завод иногда вынужден использовать огнеупорные глины, характеризующиеся меньшей пластичностью, в частности, положскую (ПЛГ-2) или глины ВЕСКО-Техник-2.

Целью настоящих исследований являлось изучение возможности использования тугоплавкой опошнянской глины № 7 для частичной замены огнеупорной глины в производстве шамотного пенолегковеса.

Методы исследований. Глины опошнянского, положского и новорайского месторождения исследовали с помощью химического, рентгенофазового (рентгеновский дифрактометр ДРОН-3, CuKб-излучение) и петрографического (оптический микроскоп МИН-8) методов анализа.

Экспериментальная часть. Положская глина относится к группе каолинитовых глин, содержит незначительное количество гидрослюд и поэтому характеризуется низким уровнем пластичности (табл.1). Дружковская глина и глина ВЕСКО относятся к группе каолинито-гидрослюдистых глин. Пластичность дружковской глины достаточна, благодаря высокому содержанию минералов иллитовой группы - гидрослюд различной степени выветривания.

Табл. 1. Минералогический состав используемых глин

глинистый шликер огнеупорный

В глине Техник-2 снижение количества непластичного каолинита компенсируется повышенным содержанием кварца. При таком количестве непластичных компонентов гидрослюдистых минералов (23%) явно недостаточно для сохранения пластичности глины.

Наиболее стабильные свойства шамотного легковеса достигаются при использовании в качестве глинистого компонента дружковской глины ДН-2 (табл. 2). Показатели свойств обожженного легковеса находятся в пределах,

установленных ГОСТ на шамотный ультралегковес ШЛ-0,4.

При использовании каолинитовой глины ПЛГ-2 шликер имеет хорошую текучесть при более высоком значении объемного веса (1,42 - 1,44 г/см3), что объясняется ее меньшей пластичностью по сравнению с глиной ДН-2. Однако, по этой же причине качество получаемой пеномассы является нестабильным. При этом большое значение имеет дисперсность шамота, точность его дозировки и равномерность распределения в шликере.

Табл. 2

Как видно из табл. 1, глина Техник-2 по сравнению с дружковской содержит вдвое большее количество кварца и меньшее - гидрослюдистых включений, что говорит о ее низкой пластичности.

Пеномасса на основе глины Техник-2 получалась неустойчивой и постепенно давала осадку как при транспортировке свежеотформованного кирпича к сушилам, так и непосредственно в процессе сушки. Пенолегковес из этой глины после обжига имел повышенную кажущуюся плотность (0,55 г/см3) по сравнению со значениями, указанными в ГОСТе (0,40 - 0,44 г/см3) и легко осыпался по граням, что свидетельствует о недостаточно высокой температуре обжига кирпича.

Повышать температуру в печи нерационально, так как при незначительных отклонениях в технологии (например, при колебаниях объемного веса вспученного перлита) это может привести к образованию большого количества расплава и, как следствие, к усадке и искривлению кирпича, т.е. к браку. Увеличение содержания вспученного перлита в пеномассе приводило к ее оседанию сразу после заливки в формы.

Увеличение количества вспенивающей композиции на основе фенолоформальдегидной смолы и абиетата натрия также не обеспечивало устойчивости пеномассы и приводило к ее оседанию в сушке.

При использовании в качестве вспенивающей композиции сульфонолсодержащих составов пеномасса получалась крайне неустойчивой и коагулировала прямо в бункере-дозаторе на линии формовки. Учитывая полученные результаты, можно сделать вывод о преобладающем влиянии степени пластичности глины на устойчивость пеномассы.

Было предложено повышать пластичность глины Техник-2, добавляя в нее пластичную опошнянскую глину седьмого горизонта.

При проведении исследований в заводских условиях соблюдали все параметры утвержденного техпроцесса на производство шамотного ультралегковеса марки ШЛ-0,4. В качестве глинистой составляющей использовали смеси глины Веско Техник-2 и опошнянскую №7 в соотношении: 90/10, 70/30 и 50/50.

В качестве вспенивающей композиции использовали как традиционный состав, используемый в настоящее время на заводе (на основе фенолоформальдегидной смолы и абиетата натрия), так и специально разработанный, на основе сульфонола.

Так как глины Техник-2 и опошнянская № 7 незначительно различаются по количеству кварца и акцессорных минералов (табл.1), изменение их соотношения в шликере от 90/10 до 70/30 сказывается только лишь на содержании минералов каолинитовой и монтмориллонитовой группы, а суммарное количество пластичных компонентов (монмориллонит, бейделлит и гидрослюды) повышается от 26,6 % до 32,5 % (табл. 3).

Табл. 3

Однако, такого повышения пластичности недостаточно: выпущенные опытно-экспериментальные партии легковеса на основе глинистой смеси с соотношением Техник-2/опошнянская № 7 = 70/30 не отличаются повторяемостью свойств (табл.4). При попытке снизить кажущуюся плотность кирпича, регулируя величину объемного веса пеномассы, прочность при сжатии также снижалась, на поверхности кирпичей появлялись трещины, наблюдалось осыпание кирпича по граням.

При увеличении содержания опошнянской глины до 50 % снижается количество минералов каолинитовой группы (на 6 %), увеличивается содержание минералов иллитовой (на 9,5 %) и монтмориллонитовой (на
12,5 %) групп. В этом случае суммарное количество пластичных компонентов возрастает на 9,5 % по сравнению со смесью глин 70/30 и составляет 43 %.

Увеличение содержания опошнянской глины до 50 % обеспечивает стабильное получение стандартных значений кажущейся плотности и прочности при сжатии (табл. 4).

Снижение значения объемного веса пеномассы с 0,61 г/см3 до значения, указанного в техпроцессе на производство шамотного пенолегковеса (0,58 г/см3), при нормальном объемном весе шликера позволяет стабильно получать кажущуюся плотность кирпича после обжига не выше 0,45 г/см3 при стандартной прочности при сжатии.

Табл. 4

Выводы. В результате проведенных исследований установлено, что увеличение содержания пластичной опошнянской глины в шликере на основе малопластичной каолинитовой обеспечивает улучшение физико-механических характеристик обожженного шамотного пенолегковеса. На оптимальном соотношении Техник-2/опошнянская № 7 на участке механической формовки пенолегковеса ОАО «Михайловские огнеупоры» была выпущена опытная партия ультралегковеса ШЛ-0,4 и исследованы его физико-механические характеристики после обжига. Результаты исследований показали стабильную повторяемость свойств в рамках ГОСТ, а разработанный состав глинистого шликера принят к внедрению.

Список литературы

1. Гузман И.Я. Высокоогнеупорная пористая керамика.- М: Металлургия, 1971.- 208с.

2. Foam ceramics process development //Ceram. Ind. Int. - 1996.- 106.- N 1118.- P.2.

3. Черепанов Б.С. Физико-химические процессы в технологии пенокерамики //Техника и технология силикатов.- 1994.- т.1.- №2.- С.37-39.

Размещено на Allbest.ru