Разработка составов огнеупорной композиции для производства керамического кирпича методом полусухого прессования. Особенности структурообразования масс в процессе обжига. Анализ влияния температуры обжига на изменение физико-механических свойств образцов.
Состав, структура и свойства композиции сырья 3.2 Влияние температуры обжига на изменения физико-механических свойств образцов на основе разработанных композиции Опытно-промышленное испытание и освоение технологии полусухого прессования на основе разработанной композиции и технико-экономическая эффективность Технико-экономическая эффективность огнеупорного кирпича на основе разработанной композицииВ исследованиях многих ученых отмечены, что можно найти условия и возможности применения некондиционных легкоплавких глин и глиносодержащих пород, ранее считавшихся непригодными, для получения того или иного вида огнеупорных строительных материалов. Принципиально существует три категории способов формования: а) Сырье переводится в жидкое состояние и формуется литьем; Вводя добавки различного рода электролитов, поверхностно-активных веществ и защитных коллоидов для изменения взаимодействия воды с глиной, можно управлять явлениями пептизации и коагуляционного сцепления и, следовательно, структурно-механическими свойствами глинистых масс, облегчая это управление различными механическими воздействиями. В начале сжатия происходит перемещение частиц преимущественно в направлении действия прессующего усилия с образованием “мостиков” или “арок” на местах контакта, т.е. особенностью начальной стадии прессования является упорядочение расположения частиц с увеличением координационного числа каждой частицы /20/. Для всей области сушки материала, включая влажное и гигроскопическое состояние тела, введен единый потенциал переноса влаги, определяемый экспериментально, который А.В.Лыков /24/ назвал потенциалом масса - переноса или влагопереноса, а В.Н.Таким образом, при этой температуре значительных изменений физико-механических свойств в зависимости от состава не наблюдается, кроме огневой усадки и средней плотности. А средняя плотность не значительно снижается в составах 1 - 4, т.е. снижение средней плотности значительно снижается, начиная уже с состава №5 при котором содержание золы составляет 15%, а шлака 10%. А в составах 9 и 10 значение средне плотности составляет 1,720 г/см3 и 1,730 г/см3 . При этой температуре резкое увеличение прочности при сжатии и изгибе наблюдается уже, начиная с состава №2. Начиная от состава №5, вплоть до состава №10 значительно снижаются огневая усадка и средняя плотность образцов, а прочность при сжатии и изгибе стабильно повышается. В результате анализа изменения физико-механических свойств огнеупорных композиции в разрезе «состав - температура» выявлены оптимальные соотношения составляющих компонентов, при котором достигнуты минимальные значение огневой усадки и средней плотности, а также максимальными прочностными показателями при сжатии и изгибе.В исследуемой сырьевой композиции проведены комплексные экспериментальные исследования с учетом доминирующих факторов каждого технологического передела и ограниченные следующими предельными концентрациями составляющих компонентов: лессовидный суглинок 30,0 - 90,0%; зола ТЭЦ 7,0 - 40,0%; волластонитсодержащий шлак 3,0 - 30,0%. По результатам исследований функциональных зависимостей на стадии подготовки и сушки сырьевых композиции, формования и обжига определены оптимальные составы огнеупорных композиции, ограниченные следующими предельными концентрациями составляющих компонентов: лессовидный суглинок 55,0 - 81,0%, зола ТЭЦ 12,0 - 25,0%, и шлак 10,0-20,0% , обладающие требуемой прочностью и плотностью сырца, воздушной и огневой усадкой, высокими прочностными показателями при сжатии и изгибе.
План
Содержание
Введение
1. Современное состояние производства огнеупорного кирпича
1.1 Сырьевые материалы и анализ факторов формирующих основу процессов формования и сушки огнеупорных масс
1.2 Особенности структурообразования масс в процессе обжига
1.3 Анализ производства огнеупорного кирпича
2. Характеристика сырьевых материалов и методы исследования
Вывод
1. Выбраны сырьевые материалы с учетом специфических характеристик и их поведения на стадии подготовки, перемешивания, сушки и обжига в различных композиционных соотношениях с целью создания ресурсо- и энергосберегающей технологии производства огнеупорного кирпичаполусухого прессования.
2. В исследуемой сырьевой композиции проведены комплексные экспериментальные исследования с учетом доминирующих факторов каждого технологического передела и ограниченные следующими предельными концентрациями составляющих компонентов: лессовидный суглинок 30,0 - 90,0%; зола ТЭЦ 7,0 - 40,0%; волластонитсодержащий шлак 3,0 - 30,0%.
3. На стадии термообработки исследуемых огнеупорных композиции установлены изменения таких свойств как огневая усадка, прочность при сжатии и изгибе и водопоглащение образцов в интервале температур обжига 800 - 11000С. При этом выявлены сложные зависимости указанных свойств по системе «температура - состав - свойства».
4. По результатам исследований функциональных зависимостей на стадии подготовки и сушки сырьевых композиции, формования и обжига определены оптимальные составы огнеупорных композиции, ограниченные следующими предельными концентрациями составляющих компонентов: лессовидный суглинок 55,0 - 81,0%, зола ТЭЦ 12,0 - 25,0%, и шлак 10,0 -20,0% , обладающие требуемой прочностью и плотностью сырца, воздушной и огневой усадкой, высокими прочностными показателями при сжатии и изгибе. При этом учитывались коэффициент чувствительности к сушке огнеупорных композиции и их оптимальные соотношение фракционного состава, способствующие технологическим условиям интенсивной сушки и бездефектного прессования изделий. 5. Разработана технология огнеупорного кирпича согласно которой процесс сушки изделии исключается, процессы спекания и кристаллизация основного структурообразующего минерала волластонита начинаются уже при 850-9000С что на 125-1500 ниже чем процесс муллитообразования в глинистых массах. Кроме того продолжительность обжига сырьевых систем сокращен на 3-5 часов по сравнению с процессом обжига обыкновенного глиняного кирпича.
Список литературы
Введение
Актуальность работы.
Развитие строительной индустрии на базе новейших достижений науки и техники относится к основным задачам концепции инновационной и индустриальной политики Республики Казахстан.
Реализация этой задачи неразрывно связано с внедрением новых технологий и разработок в области строительных материалов, ориентированные на использовании местных сырьевых ресурсов. В широкой номенклатуре различных видов строительных материалов особое место занимает производство строительного керамического кирпича, одновременно выполняющие функции ограждающих, несущих и в качестве лицевого слоя при возведении наружных и внутренних стен зданий и сооружений.
В настоящее время сырьевая база существующих кирпичных цехов Республики Казахстан ориентирована на использование лессовидных суглинков и лессов, значительные запасы которых имеются почти во всех областях республики и выпуск изделий производится, в основном, по методу пластического формования.
Однако запесоченность и высокое содержание карбонатов лессовидных суглинков в ряде случаев не позволяет использовать их даже для производства обыкновенного глиняного кирпича, отличающегося не только низкими физико-механическими свойствами, но и выцветами растворимых солей, ограничивающими его применения в строительстве объектов различного назначения.
Сырьевой базой для производства огнеупорного кирпича в Республики Казахстан служит месторождения суглинков, которые имеются почти во всех областях. Именно на эти сырьевые ресурсы ориентированы существующие кирпичные заводы.
Огнеупорный кирпич имеет значительные преимущества перед силикатным кирпичом и бетонными изделиями. Во-первых, они имеют лучшие теплопроводные свойства, чем бетон и силикатный кирпич, во-вторых, область применения керамического кирпича несколько шире изза их водостойкости, а так же стойкости их к различным агрессивным средам. Кроме того, огнеупорный кирпич считается самым экологически чистым продуктом за счет использования чистого глинистого природного сырья.
В настоящее время одним из острых проблем производства керамического кирпича являются большая ресурсо- и энергоемкость и низкие прочностные показатели готовых изделий. Изза нестабильности химического состава суглинков при обжиге изделий не полностью протекают процессы минерално- и структурообразования даже при высоких температурах обжига (Т= 1000...10500С).
В результате топливно-энергетические ресурсы тратятся на выпуск некачественных продукций, а чтобы покрыть эти затраты промышленники вынуждены поднимать цены на готовую продукцию низкого качества.
В связи с изложенными следует искать другие пути решения проблемы - изыскания новых источников сырья способствующих созданию армированной каркасной структуры и повышению активности взаимодействия компонентов смеси при условии снижения температуры спекания.
Вопрос ресурсосбережения в производстве строительной керамики должна решаться в комплексе рационального использования природных ресурсов, отходов промышленности и охраны окружающей среды.
Разнообразие вторичных сырьевых ресурсов - многотоннажных отходов промышленности, по химическому и минералогическому составу подчас не уступающих добываемому из недр земли сырью, а иногда по технологическим кондициям и превосходящих его требует высококвалифицированного подхода к эффективному использованию этих ресурсов в строительстве.
Значительный источник вторичных ресурсов на юге Казахстана это золы и шлаки энергетического, химического и металлургического комплексов, в отвалах которого находится более 1,2 млрд.т. этого технического сырья.
До сего времени в хозяйственный оборот вовлекается только десятая часть зол и шлаков, менее 4% фосфогипса и отходов углеобогащения, а отходы горнопромышленного комплекса остаются нетронутыми.
Применения этих техногенных продуктов и дешевых сырьевых ресурсов в производстве строительной керамики являются частью решения комплексного использования минерального сырья, проблемы сохранения и очистка от загрязнения окружающей среды. Для решения поставленной задачи требуется создание новых энерго- и ресурсосберегающих технологий, позволяющие максимально использовать отходы промышленности и выпускать конкурентоспособные изделия в мировом рынке.
Разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии производства огнеупорного кирпича на основе композиции лессовидный суглинок - зола ТЭЦ-волластонитсодержащий шлак.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: - разработать рациональные составы огнеупорной композиции для производства керамического кирпича методом полусухого прессования с использованием лессовидного суглинка Чаганского месторождения, золы ТЭЦ и волластонитсодержащего шлака;
- исследовать влияние температуры обжига на изменение физико-механических свойств образцов на основе разработанных составов композиции;
- установить закономерности структурно - и фазообразования огнеупорной композиции в зависимости от температуры обжига;1. Бутт Ю.М. Общая технология силикатов: Учебник. -М., Стройиздат, 1976. - 600 с.
2. Будников П.П Химическая технология керамики и огнеупоров: Учебник/П.П. Будников, В.Л. Балкевич, А.С. Бережной и др. // под общ.ред. П.П. Будникова, Д.Н. Полубояринова. - М., Стройиздат, 1972.-552 с.
3. Истомин В.И. Подбор оптимального фракционного состава у аргиллитов для производства кирпича / В.И. Истомин, В.Я. Толкачев, Н.Ж. Сорокин//Строительные материалы. - 1980.- №4. -С. 23-24.
4. Рожкова Н.С. Использование отходов углеобогащения в производстве керамического кирпича // Пр-сть строит.материалов. Сер. 11, Использование отходов попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды: отчет опыта: Экспресс - инф.-М., ВНИИЭСМ, 1988.- Вып.2.- С. 8-10.
5. Устьянова В.Б. Подбор состава сырьевой смеси для двухслойного лицевого кирпича / В.Б. Устьянова, Б.В. Лобанов, В.В. Кузьмович //Строительные материалы.-1980.-№3.-С.15-16.
6. Алъперович И.А. Эффективность производства лицевого кирпича объемного окрашивания на основе легкоплавкой глины и тонкодисперсного мела/ И.А. Алъперович, В.П. Варламов, Н.Г. Перадзе // Строительные материалы 1991.-№9.-С.6-7.
8. Алъперович И.А. Лицевой кирпич объемного окрашивания на основе карбонатной глины / И.А. Алъперович, Н.Г. Перадзе // Пр-сть кермических огнеупорного кирпичаи пористых заполнителей. Сер. 4. Экспресс обзор. - М., ВНИИЭСМ, 1990.- Вып.2.- С.20-23.
9. Завадский В.Ф. Особенности формирования прочной структуры шихт на основе суглинков и шлака в процессе обжига и остывания черепка / В.Ф. завадский, Г.И. Стороженко // Изв. Вузов. Строительство и архитектура. - 1985.-№3.- С.68-71.
11. Сулейменов Ж.Т. Применение содощелочного плава в производстве кирпича Пр-сть огнеупорных огнеупорного кирпича и пористых заполнителей. Сер.4, экспресс обзор.-М.: ВНИИЭСМ, 1990.-Вып.1.-С.8-9.
12. Нурбатуров К.А., Сулейменов Ж.Т., Н.Т.Ибраев Активные добавки комплексного действия. // Пр-сть огнеупорных огнеупорного кирпича и пористых заполнителей. Отеч.опыт: Экспресс-информация.-М.: ВНИИЭСМ, 1988.-Вып.1.-С.8-9.
13. Бурлаков Г.С. Производство огнеупорного кирпича на основе низкокачественных суглинков и промышленных отходов предприятий Ростовской области / Г.С. Бурлаков. В.П. Петров, М.А. Кабатова // Пр-сть строит.материалов. сер. 11, Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды. Отеч. опыт: Экспресс-информ. - М., ВНИИЭСМ, 1988.-Вып.2.-С. 1-12.
14. Золотухин Н.В. Использование отходов сахарного производства для изготовления кирпича/ Н.В. Золотухин Е.М., Гайко //Пр-сть строит.материалов. Сер.11, Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды: Инф.Сб. -М., ВНИИЭСМ, 1989.-Вып.1.-С.3-4.
15. Хюльзенберг Д., Крюгер Х. Г. и др. Механизация процессов формования огнеупорных изделий. М.: Стройиздат, 1984. 263с.
16. Ребиндер П. А. Вязкость дисперсных систем и структурообразования //Вязкость жидкостей и коллоидных растворов. / Изд-во АН. СССР. Т.1. 1941. с. 361-378.
17. Серб-Сербина Н. Н. Структурообразование в водных суспензиях бенттонитовых глин. // Коллоидный журнал. Т. 9. № 5. 1947. с. 381-405.
18. Ребиндер П. А. Новые методы характеристики упруго-пластичновязких свойств структурообразованных дисперсных систем и растворов высокополимеров. // Новые методы физико-химических исследования поверхностных явлений: Тр. Ин-та физ. химии АН. СССР. Вып. 1. 1950, стр. 5-12.
19. Rehbinder P. Coagulation and thixotropic Structures Discuuss // Faraday Soc. 1954. P. 151-160.
20. Ничипоренко С. П. Основные вопросы теории процессов обработки и формования огнеупорных масс. Киев: Науково думка, 1960. 110 с.
21. И. А. Альперович, П. И. Беренштейн Г. С. Блок. О применений метода погружения конуса по принципу П. А. Ребиндера для исследования глины // Стекло и керамика, 1953, № 8. -с. 22-25.
22. И. М. Горкова. Исследование глинистых пород при помощи конического пластометра. // Коллоидный журнал, 1956, №1. -с. 26-30.
23. С. П. Ничипоренко. Пути улучшения качества обработки пластических глиняных масс, // Сб. трудов. Новое в строительной технике и строительные материалы. АН. УССР, 1963, вып. 4. -с. 50-55.
24. С. П. Ничипоренко. К теории обработки пластичных огнеупорных масс. Киев.: Издательство АН. УССР, № 1, 1954. -200 с.
25. С. П. Ничипоренко. Основные вопросы теории пластической обработки и формовки огнеупорных масс.: Автореф. докт. диссерт. Харьков, 1958. 31.
26. Попильский Р. Я., Пивинский Ю. Е. Прессование порошковых огнеупорных масс. М.: Металлургия, 1983. 175 с.
27. Шербань Н. И. Теория и практика прессования порошков. Киев: Науково думка, 1975. 110 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
