Исследование влияния составов шихт на обжиговые свойства строительного кирпича - Автореферат

бесплатно 0
4.5 148
Критерии оценки для определения максимально допустимой температуры обжига (температуры деформации) керамического кирпича. Влияние гранулометрического и химического составов керамических образцов на физико-механические свойства при температуре деформации.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
По эталону комфортности зданий стена из керамического кирпича уступает только стене из деревянного бруса.

Список литературы
Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 8 научных статьях, получен патент на изобретение Российской Федерации.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений.

Работа изложена на 103 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 27 рисунков и список литературы, включающий 114 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований.

Первая глава посвящена обзору совершенствования технологии обжига и теоретическому обоснованию физико-механических свойств кирпича в процессе обжига.

Наиболее значимую роль для получения высококачественного материала имеют два основных фактора. К первому фактору относится внешнее воздействие на керамический материал - температура и нагрузка садки на кирпич. Последняя главным образом зависит от высоты печных агрегатов.

В настоящее время печные агрегаты для производства керамического кирпича, построенные еще в советское время по унифицированным проектам, имеют существенный недостаток - большая высота обжигательного канала печи. Садка керамической заготовки по высоте подвергается неравномерной температурной обработкой при такой высоте печного канала. Более того, нижние ряды садки испытывают существенную нагрузку от вышеуложенных кирпичей, и в процессе обжига деформируются при температурах более низких, чем температура, которая обеспечивает нормируемое для керамического кирпича водопоглощение.

В России, выпуск высококачественной стеновой керамики на отечественном оборудовании освоили лишь несколько кирпичных заводов, которые используют качественное сырье. При этом некоторые заводы переходят уже на импортное оборудование. Опыт ряда европейских стран говорит о том, что основная задача при проектировании печных агрегатов состоит в правильном понимании термических характеристик сырья. Об этом же говорит и тот факт, что в европейских странах наметилась тенденция строительства широких печей с низкой высотой обжигательного канала. В таких печах можно получать качественный кирпич из различного по составу и свойствам сырья.

Последнее время очень много внимания уделяется оборудованию для производства керамических изделий и в то же время оставляется несколько в стороне вопрос качества исходного сырья от которого во многом зависит качество изделий и именно это является вторым основным фактором.

Анализ литературы показывает, что существует большое количество попутных продуктов промышленности интенсифицирующих спекание керамического материала. Так в исследованиях Боженова П.И., Лемишева В.Г., Лешиной В.А. и др. доказана эффективность введения плавней в неспекающиеся глины и суглинки с целью получения качественного керамического материала.

Известны научные труды (Прокофьева В.В., Драбан А.З., Залыгина О.С., Паничев, А.Ю. и др.) посвященные введению высокодисперсных добавок для улучшения термических и физико-механических свойств керамического материала.

Практика использования попутных продуктов пока опережает теорию их применения. Вместе с тем, исследователи приходят к самым разнообразным заключениям об эффективности и механизме действия корректирующих добавок, и, как следствие, их выбор на практике сводится к эмпирическому подбору.

Теория спекания керамики описана в трудах известных ученых (Будников, П.П., Гегузин Я.Е., Кингери, У.Д. и др.), где и определены основные факторы, влияющие на спекание черепка. Сформулированы основные критерии оценки и методы определения степени спекания керамических материалов. Регламентируемые в ГОСТАХ методы определения температуры обжига кирпича в лабораторных условиях по цвету, по изменению величин плотности, пористости и водопоглощения не дают полной информации, чтобы использовать их в производственных условиях. В месте с тем отсутствуют методы определения деформационных свойств керамического кирпича в процессе обжига.

Отсюда вытекает рабочая гипотеза настоящей диссертационной работы. Она состоит в разработке экспериментального метода, который позволит определить температуру деформации кирпича с учетом нагрузки, близкую к реальному обжигу. Такой метод позволит исследовать взаимосвязь исходных характеристик сырья для керамического кирпича, температуры и нагрузки, и их влияния на деформационные свойства в лабораторных условиях.

Во второй главе приведены основные характеристики используемого сырья и добавок, а также описаны методики и оборудование для проведения экспериментальных исследований.

В работе использовалось глинистое сырье различных месторождений, отличающиеся по технологическим характеристикам, химическому и гранулометрическому составам: пластичная кембрийская и пылеватая красноярская глины и легкий бий-хемский суглинок.

Кроме того, для регулирования термических свойств керамического материала в работе использовались следующие добавки: попутные продукты кобальтового обогащения (ППКО), зола ТЭС, бой оконного стекла и вскрышные скальные породы Хибинского массива (нефелин). Использованное сырье имеет разнообразный химический и гранулометрический составы (табл. 1 и 2), что дает возможность в широких пределах варьировать составы исследуемых керамических масс.

Таблица 1

Химический состав сырья

Наименование Содержание окислов, % по массе

SIO2 Al2O3 Fe2O3 CAO MGO K2O Na2O п.п.п. ? бий-хемский суглинок 62,72 14,29 4,73 2,92 1,73 1,03 0,74 3,47 91,71 кембрийская глина 61,5 18,03 4,76 0,3 2,57 5,32 0,16 4,73 99,73 красноярская глина 56,63 15,2 6,3 5,78 2,85 1,08 1,25 8,35 99,34 бой оконного стекла 70,28 0,2 3,51 7,12 2,06 0,55 16,28 - 100 зола Кызылской ТЭС 47,21 0,2 3,51 5,96 2,12 0,56 0,57 17,25 99,24 нефелин -сиенит 43,80 21,60 6,40 5,0 1,25 6,46 13,7 0,32 98,53

ППКО 32,72 9,33 10,0 15,47 12,01 1,16 1,16 17,81 99,66

Таблица 2

Гранулометрический состав сырья

Наименование Весовое содержание частиц, % a

1.0 - 0.5 0.5 - 0.25 0.25 - 0.1 0.1 - 0.05 0.05 - 0.01 0.01 - 0.005 < 0.005 кембрийская глина 0,8 2 0,2 10,3 12 19,4 55,3 100 красноярская глина 1 4,2 9,2 14,5 17,4 33,5 20,2 100 бий-хемский суглинок 0 0,8 3,4 63,2 9,6 15 8 100

ППКО 0 2,52 21,84 15,64 25,6 32,4 2 100 зола ТЭС 0,5 3,8 19,7 20,1 36,6 18,2 1,1 100 нефелин 0,2 12,7 59,1 12,8 12,1 3 0,1 100 бой оконного стекла 0 0 0 0 100 0 0 100

При определении термических свойств керамических образцов применялись стандартные и специальные методы. Для изучения кинетики спекания измерялась электропроводность керамических образцов. Общее количество стекловидной фазы керамических составов определялось на тонких прозрачных шлифах на стеклянной основе и измельченных порошках тех же составов.

Дополнительно для исследования влияния добавок на формирование структуры керамических образцов определялось пористость на полированных шлифах, которые подвергались микроскопическому анализу и фиксировались фотографиями с применением компьютерного анализа «ВИДЕОТЕСТ».

Исследование кинетики деформации обжигаемых материалов проводились по разработанной автором методике по измерению кажущейся вязкости керамических образцов в процессе обжига.

Пластическая деформация нижних рядов садки происходит за счет снижения кажущейся вязкости керамического изделия под действием высокой температуры при постоянной нагрузке. Тогда, зная нагрузку F (в частности параметры садки) и допустимые отклонения Dh от стандартных размеров (деформация), можно найти при какой кажущейся вязкости (требуемой) керамического образца произойдет деформация за счет нагрузки. Следовательно, требуемую кажущуюся вязкость, при которой кирпич начинает деформироваться можно определить по формуле: (1) где: - кажущаяся вязкость керамической массы, Па?сек;

Dh - деформация изделия, см;

F - нагрузка, кг;

h - высота изделия, см;

t - время приложения нагрузки, сек.;

q - площадь поперечного сечения изделия, см2.

Вязкость определялась по изменению во времени величины прогиба балочки размерами 100?10?5 мм, установленной в электрической силитовой печи на двух опорах с расстоянием между ними 80 мм при сосредоточенной нагрузке в центре пролета. Величину прогиба замеряли теодолитом, установленным в 1,5 м от печи через щель в дверце печи при температурах 850, 900, 950, 1000, 1050, и 1100°С (рис. 1.).

Экспериментальную кажущуюся вязкость, рассчитывали по формуле Н.В. Соломина [81]: (2) где: ?0 - вязкость керамической массы, Па?сек;

F - нагрузка, (г);

l - расстояние между опорами, (см);

t - время, (сек);

b - ширина сечения испытуемой балочки, (см);

h - высота сечения испытуемой балочки, (см);

f - стрела прогиба (деформация), (см).

Рис.1. Схема испытуемой балочки на двух опорах и ее поперечное сечение.

F - изгибающая нагрузка, (г); L - расстояние между опорами, (см); f - стрела прогиба, (см); b - ширина поперечного сечения образца, (см); h - высота поперечного сечения образца, (см).

Далее по экспериментально найденным данным строился график зависимости кажущейся вязкости от температуры.

В третьей главе приводятся результаты экспериментов деформационных свойств керамических образцов в процессе обжига. Исследованы степень спекания и физико-механические свойства различных керамических масс до температуры деформации. Выявлены основные закономерности формирования структуры керамического образца специальными методами.

Сравнительные результаты экспериментов стандартной и разработанной методик по определению максимально допустимой температуры обжига подтверждает рабочую гипотезу настоящей диссертации. Температура деформации кирпича определенная по разработанному методу красноярской глины и бий-хемского суглинка происходит при более низких температурах, чем температура, которая обеспечивает наименьшее водопоглощение, регламентируемое ГОСТОМ (рис. 2 и 3). На рисунках показана максимально допустимая температура по разработанной и стандартной методикам кембрийской, красноярской глин и бий-хемского суглинка.

Рис. 2 Температура деформации. Рис. 3. Температура обжига по ГОСТ.

1 - бий-хемский суглинок, 2 - красноярская глина, 3 - кембрийская глина

С другой стороны, пользуясь той же формулой (1) и теми же графиками (рис.2 и 3) можно подобрать предельную нагрузку на изделие и довести обжиг до той температуры, при которой обеспечивается высокая степень спекания. Например, для кембрийской и красноярской глин допустимая температура обжига по ГОСТУ соответствует 985 и 1080 °С. Следовательно при этих температурах кажущаяся вязкость изделий равны 7?109 и 4?108 Па?сек соответственно. Тогда допустимая масса садки для кирпича из кембрийской и красноярской глин будут равняться: для кембрийской глины: (3) для красноярской глины: (4)

Полученные на данном примере результаты показывают, что кирпич из кембрийской глины при температуре 985 °С можно обжигать в печах высотой до 2,1 м, не опасаясь его возможной деформации. Керамический кирпич из красноярской глины можно обжигать до температуры 1035 °С (водопоглощение 16,5 %) без деформационных дефектов. В случае если необходимо получить керамический кирпич из красноярской глины с водопоглощением до 7 % то следует вести обжиг их только в роликовых печах, в один ряд кирпича по высоте, что не реально в практических условиях.

Сравнительные результаты по определению допустимой температуры обжига керамических образцов содержащих различные добавки представлены в таблице 3 (7 %-ое водопоглощение взято, как среднее значение водопоглощения пустотелого и полнотелого кирпича).

Таблица 3

Максимально допустимая температура обжига по стандартной и разработанной методикам

Состав керамических масс Максимально допустимая температура обжига, °С Разница температур по ГОСТУ и предложенной методике, °С

По ГОСТУ (при W = 7.0 %) По предложенной методике

1 2 3 5 кембрийская глина 985 1000 -15 кембрийская глина 10 % золы ТЭС 1000 1000 0 кембрийская глина 20 % золы ТЭС 1040 1010 30 кембрийская глина 30 % золы ТЭС 1060 1015 45 кембрийская глина 10 % ППКО 1020 1005 15 кембрийская глина 20 % ППКО 1025 1010 15 кембрийская глина 30 % ППКО 1060 1010 15 кембрийская глина 10 % нефелина 980 1000 -20 кембрийская глина 20 % нефелина 970 990 -20 кембрийская глина 30 % нефелина 950 980 -30 кембрийская глина 10 % стеклобоя 980 1000 -20

1 2 3 4 кембрийская глина 20 % стеклобоя 960 990 -30 кембрийская глина 30 % стеклобоя 930 980 -50 красноярская глина 1080 1035 45 красноярская глина 10 % ППКО 1080 1035 45 красноярская глина 20 % ППКО 1060 1040 20 красноярская глина 10 % нефелина 1060 1020 40 красноярская глина 20 % нефелина 1050 1010 40 красноярская глина 30 % нефелина 1030 1000 30 красноярская глина 10 % стеклобоя 1050 1030 20 красноярская глина 20 % стеклобоя 1040 1020 20 красноярская глина 30 % стеклобоя 1030 1005 25 бий-хемский суглинок неспек 1080 - бий-хемский суглинок 10 % золы ТЭС неспек 1080 - бий-хемский суглинок 20 % золы ТЭС неспек 1075 - бий-хемский суглинок 10 % ППКО неспек 1080 - бий-хемский суглинок 20 % ППКО неспек 1070 - бий-хемский суглинок 30 % ППКО неспек 1065 - бий-хемский суглинок 10 % нефелина неспек 1050 - бий-хемский суглинок 20 % нефелина неспек 1030 - бий-хемский суглинок 30 % нефелина 1090 1015 75 бий-хемский суглинок 10 % стеклобоя неспек 1060 - бий-хемский суглинок 20 % стеклобоя 1080 1030 50 бий-хемский суглинок 30 % стеклобоя 1070 1020 50

Как видно из таблицы 3 разница максимально допустимых температур по стандартной и разработанной методикам сильно отличаются. Почти треть исследованных керамических масс по стандартной методике являются сырьем не спекающимся, поэтому в производственных условиях трудно определить режим обжига. А более чем 80 % исследованных масс деформируются до температуры, которая обеспечивает 7 %-ое водопоглощение.

Достоинством разработанной методики является то, что учитываются параметры садки (нагрузка на нижние ряды садки) и максимально допустимая температура определяется в цифровом значении уже в лабораторных условиях.

В связи с этим в дальнейших исследованиях за температуру обжига принята температура деформации керамического кирпича, и результаты физико-механических характеристик исследовались именно при температуре деформации.

Исследование влияния исходных характеристик сырья при температуре деформации на степень спекания керамических образцов, содержащих различные добавки показывают повышение прочностных свойств у керамических масс в составах, где превалирует глинистая фракция. При этом эти составы приобретают высокую степень спекания до температуры деформации.

В связи с этим в дальнейших исследованиях кембрийскую глину использовали в качестве высокодисперсной добавки для выявления основных закономерностей формирования структуры керамического кирпича.

Комплексное введение плавня и высокодисперсной добавки в красноярскую глину обеспечивает 7 % водопоглощение уже при 1000 ?С (рис.4. кривая 3).

Рис. 4. Водопоглощение образцов на Рис. 5. Водопоглощение образцов на основе красноярской глины основе бий-хемского суглинка

1 - образцы без добавок, 2 - 20 % нефелина, 3 - 20 % нефелина и 30 % кембрийской глины

Образцы на основе чистой красноярской глины и с добавкой 20 % нефелина такое же водопоглощение приобретают только при температурах выше 1080 и 1050 °С соответственно.

Аналогичный эффект получается при введении в бий-хемский суглинок 20 % нефелина, что уменьшает водопоглощение до 16,2 % при температуре деформации равной 1030 ?С (рис. 5). При комплексной добавке 30 % кембрийской глины и 20 % нефелина в бий-хемский суглинок водопоглощение образца уменьшается до 10 %, при этом температура деформации остается равной 1030 ?С, что позволяет расширить интервал бездефектного обжига.

В таблице 4 приведены физико-механические характеристики образцов содержащих плавень и высокодисперсную добавку при температуре деформации.

Использование кембрийской глины в качестве высокодисперсной добавки оказывает влияние на физико-механические характеристики материала. Исследования показали, что прочность при сжатии образцов на основе красноярской глины с 20 % нефелина увеличивается от 22,6 до 32,8 МПА при введении высокодисперсной добавки. Аналогичная картина наблюдается при исследовании образцов на основе бий-хемского суглинка. В этом случае прочность при сжатии увеличивается с 15,4 до 27,5 МПА у образцов содержащих 30 % высокодисперсной добавки.

Таблица 4

Физико-механические свойства керамических образцов

Состав Водопоглощение, % Средняя плотность, г/см3 Огневая усадка, % Прочность при сжатии, МПА красноярская глина 20 % нефелина 12,4 1,9 2,53 22,6 то же 30 % кембрийской глины 7,04 2,2 2,65 32,8 бий-хемский суглинок 20 % нефелина 16,2 1,6 1,85 15,4 то же 30 % кембрийской глины 10 1,95 2,05 27,5

Введение комплексной добавки нефелина и кембрийской глины в красноярскую глину и бий-хемский суглинок привело соответственно к уменьшению водопоглощения, но практически не сказалось на огневой усадке образцов.

Для более глубокого изучения влияния химического и гранулометрического составов сырья на процесс спекания дополнительно выборочно определялось количество стекловидного расплава, пористость обожженного образца и электропроводность образцов в процессе обжига.

Исследования электропроводности при высоких температурах керамических масс также подтверждает спекаемость образцов при более низких температурах. Более интенсивной электропроводностью отличаются образцы, содержащие высокодисперсную добавку по сравнению с образцами, содержащими 20 % нефелина (рис. 6).

Рис. 6. Электропроводность образцов содержащих различные добавки

1 - 80 % красноярской глины 20 % нефелина;

2 - 50 % красноярской глины 20 % нефелина 30 % кембрийской глины;

3 - 80 % бий-хемского суглинка 20 % нефелина.

4 - 50 % бий-хемского суглинка 20 % нефелина 30 % кембрийской глины;

В дальнейшем в работе керамические составы будут обозначаться согласно рис. 6.

Примечательным в следующем эксперименте является тот факт, что спекание образцов содержащих в своем составе высокодисперсную добавку происходит при более низких температурах, хотя содержание образовавшегося стекловидного расплава в керамической массе в исследованных массах почти одинаково (табл. 5).

Таблица 5

Выборочное определение количества стекловидного расплава

№ Состав керамических масс Количество стекловидного расплава, %

Температура обжига, °С

900 950 1000 1050 1100

1 красноярская глина 20 % нефелина 5 7 9 12 16

2 красноярская глина 20 % нефел. кембрийс. гл. 6 7 8 11 17

3 бий-хемский суглинок 20 % нефелина 3 5 6 8 12

4 бий-хемский сугл. 20 % нефел. кембрийс. гл. 4 6 7 8 13

Для подтверждения проведенных экспериментов влияния состава на степень спекания был проведен количественный анализ пористости исследуемых образцов при помощи системы компьютерного анализа «Видеотест» (рис. 7 и 8)

Проведенный анализ показал, что при введении кембрийской глины в качестве высокодисперсной добавки пористость образцов при температуре обжига уменьшается. При 990 °С пористость образца № 2 составляет 4,16 % по сравнению с образцом №1 - 5,54 % (рис.7). Более заметное уменьшение пористости наблюдается в образце на основе бий-хемского суглинка (рис.8).

Рис. 7 Процентное содержание пор в образцах №1 и 2.

Рис.8. Процентное содержание пор в образцах №3 и №4

Образец №3 имеет первоначальную пористость 6,06 %, после введения кембрийской глины (образец №4) пористость уменьшилось до 4,05 %. Можно предположить, что формированию такой плотной структуры образцов с высокодисперсной добавкой способствует комплексное действие плавня и активных глинистых частиц в процессе обжига.

Анализ микроструктуры образцов (рис. 9), содержащих в своем составе высокодисперсную добавку говорит о том, что у этих образцов наблюдается более равномерное распределение стекловидной фазы и уплотненная структура. На шлифах составов №1 и №3 наблюдаются не растворенные зерна в виде отдельных выплавок и поры, которые свидетельствуют о недостаточной степени спекания (обозначены белыми кругами).

Рис. 9. Микроструктура образцов.

При тщательном изучении зависимости спекания образцов от химического и гранулометрического составов установлено, что для полного распределения стекловидного расплава в керамической массе необходимо определенное количество активного в термодинамических отношениях компонента (глинистой фракции), который способствовал бы увеличению капиллярных сил, за счет кривизны радиуса частиц, приводящий керамический материал к быстрому спеканию при более низких температурах.

Четвертая глава посвящена разработке расчетной температуры обжига керамического кирпича. В этой же главе приведены результаты опытно-промышленных испытаний.

На деформацию изделий в процессе обжига влияет большое количество факторов. Это нагрузка от садки на нижние ряды обжигаемых изделий, влияние химического и гранулометрического составов на вязкость, поверхностное натяжение жидкой фазы и на силу капиллярного давления, способствующее спеканию керамического тела.

Пластическая деформация керамического материала находящегося в нижнем ряду садки в процессе обжига в соответствии формулой 1 происходит за счет уменьшения кажущейся вязкости под действием температуры при постоянной нагрузке.

В свою очередь, кажущаяся вязкость керамических изделий зависит от вязкости собственно жидкой фазы, среднего диаметра твердых частиц и от толщины жидкого расплава вокруг твердой частицы и может быть определена по формуле: (5) где: h0 - кажущаяся вязкость керамического изделия, Па?сек;

hж - вязкость собственно стеклофазы, Па?сек;

d - диаметр твердой частицы, см;

w - толщина жидкого расплава вокруг твердой частицы, см.

Для разработки расчетной формулы температуры обжига керамического кирпича в зависимости от химического и гранулометрического составов керамической массы, из которого он приготовлен, необходим критерий оценки, характеризующий этот состав каким-либо одним усредненным показателем.

Таким показателем может служить соотношение среднего диаметра твердой частицы и толщины жидкого расплава, так как именно эти параметры учитывают гранулометрический и химический составы керамического образца.

На основании теоретических представлений о деформации и полученных экспериментальных данных разработан метод определения температуры деформации, учитывающий нагрузки садки и исходные характеристики сырья для производства керамического кирпича.

Обработка результатов испытаний образцов приготовленных из различных составов была выполнена методом наименьших квадратов, и позволила получить следующую закономерность:

где: ln X - исходные характеристики сырья.

Сходимость опытных и расчетных температур обжига керамических масс в ряде случаев является не достаточно полной, но, тем не менее, для всех исследованных керамических масс расхождение между опытной и расчетной температурой обжига не превышает 24 °С (табл. 6). Выборочный коэффициент корреляции очень близок к единице, и составляет 0,95.

Таблица 6

Сравнение опытной и расчетной температур обжига образцов

Наименование керамических масс Опытная температура обжига, Топ,°С Расчетная температура обжига, Тр,°С Разница температур

Кембрийская глина 100 % 1000 994 6

Кембрийская глина 20% ППКО 1010 1002 8

Кембрийская глина 40% ППКО 1035 1011 24

Кембрийская глина 20% Нефелина 990 979 11

Кембрийская глина 40 % Нефелина 960 971 -11

Кембрийская глина 20 % Золы ТЭС 1010 1005 5

Кембрийская глина 40 % Золы ТЭС 1030 1018 12

Кембрийская глина 20 % стеклобоя 990 983 7

Кембрийская глина 40 % стеклобоя 970 977 -7

Красноярская глина 1035 1045 -10

Красноярская глина 2 0 % ППКО 1040 1046 -6

Красноярская глина 40 % ППКО 1060 1048 12

Красноярская глина 20 % Нефелина 1010 1002 8

Красноярская глина 40 % Нефелина 990 985 5

Красноярская глина 20 % Золы ТЭС 1040 1050 -10

Красноярская глина 40 % Золы ТЭС 1060 1059 1

Красноярская глина 20 % стеклобоя 1020 1008 12

Красноярская глина 40 % стеклобоя 990 993 -3

Бий-Хемский суглинок 1080 1073 7

Бий-Хемский суглинок 20 % ПКО 1070 1069 1

Бий-Хемский суглинок 40 % ППКО 1060 1065 -5

Бий-Хемский суглинок 20 % Нефелина 1030 1020 10

Бий-Хемский суглинок 40 % Нефелина 990 1000 -10

Бий-Хемский суглинок 20 % Золы ТЭС 1075 1078 -3

Бий-Хемский суглинок 40 % Золы ТЭС 1060 1084 -24

Бий-Хемский суглинок 20 % Стеклобоя 1030 1027 3

Бий-Хемский суглинок 40 % Стеклобоя 1010 1003 7

Полученное уравнение может быть использовано для проектирования составов или же для определения высоты обжигового канала печных агрегатов для конкретного сырья.

Для подтверждения правильности лабораторно-теоретических разработок по возможности применения метода определения температуры обжига для регулирования термических свойств керамического материала была выпущена опытная партия кирпича с введением 20 % ППКО на основе красноярской глины в заводских условиях, в частности на кирпичном заводе г. Кызыл. Всего было отформовано и обожжено 12 тыс. штук опытного кирпича.

Результаты физико-механических испытаний обожженного кирпича приведены в таблице 7.

Таблица 7

Физико-механические характеристики кирпича

Шифр кирпича Положение в садке W, (%) ?, (кг/м3) Rсж, (МПА)

Заводская верх 14 1780 12,8 низ 18 1720 9,5

Опытная верх 12 1800 14,8 низ 11 1810 15,2

На основании данных, приведенных в таблице 6 можно сделать вывод, что предложенный метод позволяет откорректировать систему садки и увеличить марку кирпича по сравнению с ныне выпускаемым и наладить производство высокопрочного кирпича марок 125 и выше.

Таким образом использование попутных продуктов кобальтового обогащения в качестве сырьевого компонента и изменение структуры садки за счет разработанного метода определения температуры обжига (деформации) при производстве изделий стеновой керамики позволит снизить себестоимость продукции и принесет заводу экономический эффект около 3 млн. руб. в год.

ВЫВОДЫ

На основании анализа литературы сформулированы основные факторы, влияющие на деформацию керамического кирпича в процессе обжига. Установлено, что причиной деформации кирпича является нагрузка садки и низкое качество используемого сырья для производства стеновой керамики.

Предложен лабораторный метод определения температуры обжига керамического кирпича, при котором учитывается нагрузка садки.

Комплексное использование стандартного и разработанного методов позволяет определять не только допустимую температуру обжига кирпича, но и предельную нагрузку от садки. Предложенная методика позволяет определить бездефектный режим обжига.

Изучено влияние химического и гранулометрического составов на спекание керамического камня до температуры деформации. Установлено, что комплексное введение плавня и высокодисперсной добавки в суглинок обеспечивает спекание при допустимой деформации и способствует повышению физико-механических свойств керамического материала.

Исследованы структура и электропроводность материала на основе красноярской глины и бий-хемского суглинка с добавками. Установлено оптимальное содержание высокодисперсной глины и флюсующих добавок в шихте.

На основании теоретических представлений и экспериментальных данных разработан расчетный метод определения температуры обжига керамического кирпича, учитывающий структуру садки и исходные характеристики сырья.

На Кызылском кирпичном заводе выпущена опытная партия кирпича с использованием побочных продуктов. Установлено, что применение метода определения температуры обжига керамического кирпича позволяет найти оптимальную структуру садки кирпича при существующих технических параметрах печи.

Расчетный экономический эффект от внедрения в производство шихты с использованием побочных продуктов промышленности и от увеличения производительности за счет уплотнения садки составляет 3,25 млн. руб. в год.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Биче-оол, Н.М. Возможность получения каменных керамических изделий из отходов асбестообогащения [Текст] / Н.М. Биче-оол, В.Б. Зверев // Сборник докладов 59-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. - СПБ., 2002. - Ч.1. - С.88 - 90.

Зверев, В.Б. Зависимость температуры огнеупорности от вязкости керамических материалов [Текст] / В.Б. Зверев, Н.М. Биче-оол //Реконструкция Санкт-Петербург-2003: сборник докладов международной научно-технической конференции. - СПБ., 2002. - Ч.3. - С.3 - 5.

Зверев, В.Б. Влияние жидкой фазы и вязкости керамической массы на температуру спекания [Текст] / В.Б. Зверев, Н.М. Биче-оол // Сборник докладов 60-ой научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. - СПБ., 2003. - Ч.1. - С.179-181.

Биче-оол, Н.М. Пиропластическая прочность керамического кирпича в процессе обжига [Текст] / Н.М. Биче-оол // Сборник докладов 61-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. - СПБ., 2004. - Ч.1. - С.99 - 101.

Зверев, В.Б. Влияние дисперсности корректирующих добавок на термические свойства керамических масс [Текст] / В.Б. Зверев, Н.М. Биче-оол // Актуальные проблемы современного строительства: сборник докладов 57 международной конференции молодых ученых. - СПБ., 2004. - Ч.1. - С.65 - 69.

Зверев, В.Б. Реология стеновой керамики при высоких температурах [Текст] / В.Б. Зверев, Н.М. Биче-оол // Достижения строительного материаловедения: Сборник научных статей, посвященных 100-летию со дня рождения П.И. Боженова. - СПБ., 2004.- С.48 - 53.

Зверев, В.Б. Методика определения максимально допустимой температуры обжига керамического кирпича [Текст] / В.Б. Зверев, Н.М. Биче-оол, Б.К. Кара-Сал //Техника и технология. - 2006. - № 2. - С.106-109.

Кара-Сал, Б.К. Повышение качества кирпича комбинированием составов глинистых пород [Текст] / Б.К. Кара-Сал, Н.М. Биче-оол // Строительные материалы. - 2006. - № 2. - С.54-55.

Пат. 2250205 РФ 7СО4В33/00. Керамическая масса для изготовления стеновых материалов / Кара-Сал Б.К., Долотова Р.Г., Ондар Э.Э., Биче-оол Н.М. - Опубл.27.11.2004, Бюл. №11.

Размещено на .ru

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?