CC BY
61
УДК 691.421-431
В. А. Куликов (соискатель)1, В. З. Абдрахимов (д.т.н., проф.)1, И. В. Ковков (к.т.н.)2
Использование горелых пород в производстве кирпича полусухого прессования
1 Самарская академия государственного и муниципального управления 443084, г. Самара, ул. Стара Загора, 96; тел. 9515446, e-mail: [email protected], [email protected] 2ПК «НАУКА»
Казахстан, 070010, г. Усть-Каменогорск, ул. Михаэлиса, 14, e-mail: [email protected]
V. A. Kulikov1, V. Z. Abdrahimov 1, I. V. Kovkov2
Use of burnt mucks in semidry pressed brick production
1 Samara Academy of State and Municipal Management 96, Stara Zagora Str., 443084, Samara; ph. (846) 9515446, e-mail: [email protected], [email protected] 2 PC «SCIENCE», Kazakhstan, 14, Mihaelis Str., 070010, Ust-Kamenogorsk, e-mail: [email protected]
Исследования показали, что использование горелых пород в качестве отощителя в керамических массах на основе легкоплавких глин позволяет получить керамический кирпич полусухого прессования марки по прочности не ниже М175. Увеличение содержания горелых пород в составах способствует повышению стеклофазы в кирпиче.
Ключевые слова: горелые породы; горючие сланцы; керамический кирпич; легкоплавкая глина; промышленные отходы; сырьевая база; химический состав.
Explorations have demonstrated that use of burnt mucks in the capacity of additive for plastic properties decrease in ceramic masses on the basis of fusible clays allows to get a ceramic semidry pressed brick of the brand on strength not more low M175. The accretion of the contents of burnt mucks in makeups promotes raise glassy phase in a brick.
Key words: burnt mucks; oil shale; ceramic brick; fusible clay; industrial wastes; raw material base; elemental composition.
На территории Самарской области накоплено значительное количество промышленных отходов (техногенных отложений), отрицательно влияющих на экологические параметры региона.
С накоплением промышленных отходов нарушается экологическое равновесие. Земельным комиссиям приходится отводить участки для хранения отходов, которые могли бы быть использованы в градостроительстве или сельском хозяйстве. Вместе с тем, из отходов или из отходов в комбинации с природным сырьем могут быть изготовлены практически все основные строительные материалы. За счет вовлечения промышленных отходов возможно кардинально изменить параметры сырьевой базы региона.
Дата поступления 03.06.10
Производство строительных материалов — одна из самых материалоемких отраслей народного хозяйства, поэтому рациональное использование топлива, сырья и других материальных ресурсов становится решающим фактором ее успешного развития в условиях проводимой экономической реформы. В связи с этим применение в керамических материалах техногенного сырья приобретает особую актуальность.
В последние годы, в связи с реализацией национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам РФ», влекущего увеличение выпуска строительных материалов и изделий, отечественная керамическая промышленность переживает определенный подъем. Первое место по объемам производства среди строительной керамики по праву занимает керамический кирпич.
82
Башкирский химический журнал. 2010. Том 1?. Жо 4
Известно, что в стоимости построенного дома доля керамического кирпича составляет 15 - 25 %, тогда как при его производстве сто имость сырья иногда достигает 40-4.5 % В связи с этим проблема снижения цены сырьевых материалов в производстве кирпича в России приобретает особую актуальность. Одним из аспектов решения этой проблемы является использование в производство кирпича про мышленных отходов.
Целью настоящей работы является выяснение возможности использования горелых пород в производстве керамического кирпича.
Образование горелых пород происходит в местах добычи сланцев. Сланец, который не удалось в процессе добычи отделить от пустой породы, направляется в отвал. В терриконах при совместном хранении пустых пород и сланцев за счет повышенного количества в смешанных отвальных массах органических соединений происходит самовозгорание, которое приводит к образованию большого количества отхода — горелых пород. Горелые породы представляют собой продукт низкотемпературного обжига при самовозгорании породы (смесь глины и сланцев) в терриконах в окис лительной среде. Количество горелых пород в терриконах составляет от 75 до 90 % от объема отвала. Химический состав горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев, представлен в табл. I.
Таблица 1 Химический состав горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев
SÍ02 AfeQj РегОз CaO SOa R?0 П.гт.п.
39-40 12-13 7-В 19-19.5 6-7 0.5-1 14-15
Горелые породы, хотя и являются отходами производства, но по химическому составу идентичны алюмосиликатному природному сырью для производства стеновых керамических материалов, что позволяет использовать их в производстве кирпича как основного компонента шихты.
Горелые породы, в отличие от глинистых компонентов, не обладают пластичностью и связующей способностью, поэтому керамические материалы на их основе требуют дополнительного использования пластических компо нентов.
Повышенные содержания в горелых породах:
1) потерь при прокаливании (п.п.п.) способствуют обжигу кирпича изнутри;
2) оксидов железа и кальция - спеканию при относительно невысоких температурах (1000 1050 "С);
3) оксида алюминия - повышению проч ности и морозостойкости.
Экспериментальная часть
Исследование микроструктуры керамического кирпича проводили с помошью электронного растрового сканирующего микроскопа Phillips 525 М.
Технологический процесс получения кирпича осуществлялся следующим образом: из керамической массы влажностью В-12 % прес совали кирпич, который обжигали при температуре I050 "С. В табл. 2 приведены составы керамических масс, а в табл. 3 — физико-механические показатели кирпича.
Таблица 2 Составы керамических масс
Компоненты Содержание компонентов, % мае.
1 2 3 4
легкоплавкая глина 80 70 60 50
горелые породы 20 30 40 50
Таблица 3
Физико-механичсские показатели кирпича
Показатели Составы
1 2 3 4
Предел прочности при сжатии, МПа 13.2 13.8 19.4 19.7
Морозостойкость, циклы 57 52 65 70
Усадка, % 6 5 6 6 6.8 6.9
Плотность, кг/м3 1880 1830 1760 1710
Башкирский химический журнал. 2070. Том 17. JVí 4 83
Обсуждение результатов
Как видно из табл. 3, кирпичи из исследуемых составов по физико-механическим показателям соответствовали маркам не ниже М175
Электронно-микроскопическое исследование керамического кирпича сопряжено со значительными трудностями получения реплик от образцов, обожженных в области температур 1000—1050 °С, когда жидкая фаза содержит много не полностью растворенных глинистых частиц (рис. 1).
Рис. 1. Микроструктура керамического кирпича различных составов: а — 1; б — 2; в — 3; г — 4
тенсифицировать процесс спекания, что позво-
3
лит уменьшить расход топлива .
Увеличение в составах керамических масс содержания горелых пород до 50 % способствует увеличению содержанию стеклофазы в кирпиче (рис. 1,г). Показатели преломления стекла увеличиваются с 1.54 (составы 1—2, рис. 1 а,б) до 1.59—1.61 (составы 3—4, рис. 1 в, г). Возможно, это связано с переходом некоторой части Ре203 в стекло.
Под микроскопом в образцах наблюдаются бесцветные, желтоватые и бурые стекла с показателями преломления от 1.50 до 1.54, которые образовались в результате плавления шпатов и смешаннослойных глинистых образований. Присутствие в горелой породе повышенного содержание оксида железа (Ре203= =7— 8 %, табл. 1) способствует появлению значительного количества жидкой фазы при 1050 оС.
Спекание керамического кирпича идет с участием жидкой фазы, от свойств которой во многом зависит процесс формирования структуры материала и его свойства. Повышение реакционной способности жидкой фазы в керамическом кирпиче по отношению к тугоплавким составляющим дает возможность ин-
Таким образом, исследования показали, что использование горелых пород в качестве отощителя в керамических массах на основе легкоплавких глин позволяет получить керамический кирпич полусухого прессования марки по прочности не ниже М175. Увеличение содержания горелых пород в составах способствует повышению стеклофазы в кирпиче.
Литература
1. Денисов, Д. Ю., Абдрахимов В. 3. // Промышленное и гражданское строительство.— 2010.— №3. - С. 44.
2. Ковков И. В. Абдрахимов В. 3. // Баш. хим. ж. — 2008.- Т. 8, №2.— С. 78.
3. Абдрахимов В. 3. // Известия вузов. Строительство.— 2009.— №2.— С. 31.
4. ГОСТ 530-2007 Кирпич и камень керамические.— М.: Госстандарт, 2008.
84
Башкирский химический журнал. 2010. Том 17. Жо 4
