CC BY
84
УДК 666.5
A.A. Минулина, Ж.М. Айтулова
Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова, Шымкент, Казахстан
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОГНЕУПОРНЫХ ГЛИН БЕРЕЗОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВОГО ФАРФОРА
The clays of Berezovsky deposit are researched, possibility of it using is established for household porcelain produce.
Исследованы глины Березовского месторождения, установлена возможность их использования в производстве хозяйственно-бытового фарфора.
Огнеупорные глины широко применяются в производстве фарфора для повышения пластических свойств формовочной массы.
По данным «Research group Info Mine» разведанные запасы тугоплавких и огнеупорных глин, пригодных для производства керамических изделий имеются только на территории России, Украины, Казахстана, Беларуси и Армении. Суммарные запасы керамических глин на территории стран СНГ составляют около 1270 млн т.
Почти все казахстанские фарфоровые заводы со дня своего основания десятилетиями использовали и продолжают работать на импортных тугоплавких и огнеупорных глинах месторождений Трошковское (Россия), Бус-кульское (Россия), Веселовское (Украина) и Часов-Ярское (Украина).
В настоящее время в СНГ отмечается истощение запасов высококачественного сырья для производства фарфоровых изделий. В связи с приобретением Республикой Казахстан суверенитета еще более возросла необходимость исследования отечественной минерально-сырьевой базы с целью выявления новых месторождений огнеупорных глин с высокими качественными показателями, решения проблем импортозамещения.
Табл. 1. Химический состав иеобогащеиных глин месторождения Березовское
Содержание оксидов, % по массе
Si02 А120з Fe203 Ti02 К20+ Na20 CaO MgO ппп
53-59 32 0,8 0,64 0,7 - 0,7 14
Анализ отечественной минерально-сырьевой базы показал, что Казахстан располагает промышленными запасами огнеупорных и тугоплавких беложгущихся глин. Наиболее перспективны, на наш взгляд, глины месторождений: Берлинское (Костанайская область), Нижне- и Верхне-Ашутское (Костанайская область) и Березовское (Северо-Казахстанская область).
Установлена возможность использования глин Берлинского месторождения для производства фарфора хозяйственно-бытового назначения [ 1-5].
Березовское месторождение расположено в Келлеровском районе Севе-ро-Казахстанской области. По содержанию глинозема глины высокоосновные (А1203 - 38-45 %) 15,8 %, основные (А1203 - 28-38 %) 58,1 %, полукислые (АЬОз - 14-28 %) 26 %. По огнеупорности глины на 97 % огнеупорные (1710 °С и более), на 3 % - тугоплавкие. По пластичности - 8 % глин высокопластичные (число пластичности 15-25). В глинах преобладает каолинит [6].
Глины месторождения Березовское представляют интерес для дальнейших исследований в качестве сырья для производства изделий из фарфора хозяйственно-бытового назначения [7, 8].
Рис. 1. Рентгенограмма необогащенных глин месторождения Березовское
Табл. 2. Гранулометрический состав необогащенной глины месторождения Березовское
Размер фракций, мм Более 3 3-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 Менее 0,1
Содержание, % по массе 1,2 0,14 0,24 0,06 од 0,6 97,66
Для проведения лабораторных исследований отобрана партия технологической пробы березовских глин с карьера, отбор средней пробы для физико-механических и керамических исследований произвели квартованием.
Необогащенные глины в сухом состоянии серовато-белого цвета, присутствуют пятна бурого цвета на крупных кусках; при увлажнении водой - розовато-сероватого цвета. Жирные на ощупь, характеризуются отсутствием карбонатных примесей. Химический состав глин приведен в таблице 1.
По классификации [9] необогащенные березовские глины по содержанию АЬОз относятся к группе основных (34,6 %), со средним содержанием красящих оксидов (БегОз - 1,95 % и ТЮг- 1,384 %).
На рентгенограмме (рисунок 1) фиксируются: каолинит (с1/п = 7,146; 3,566; 2,3287; 1,4894; 4,4250), монтмориллонит (ё/п = 4,5012; 3,0366; 2,6101), кварц (ё/п = 3,3498; 1,8133; 2,4685; 1,6668; 2,0028).
Обожженные необогащенные березовские глины имеют розоватый цвет, что свидетельствует о среднем содержании красящих примесей.
Рис. 2. Рентгенограмма обогащенных глин месторождения Березовское
Необогащенные глины Березовского месторождения относятся к высокодисперсному сырью (таблица 2), со средним содержанием крупнозернистых включений (1,64), с включениями кварца; с низкой механической прочностью - 1,9 МПа; малочувствительны к сушке (коэффициент чувствительности к сушке - 0,49), среднетемпературного спекания, среднепластич-ные (15,4-16,8). Формовочная влажность равна 22-23 %. Среднее значение воздушной усадки составляет примерно 6,0 %.
Рис. 3. График зависимости огневой усадки глин Березовского месторождения от температуры обжига: 1 - необогащенные глины, 2 - обогащенные глины
Огнеупорность глин Березовского месторождения - 1700 °С. Для производства хозяйственно-бытового фарфора применяются глины огнеупорные (1580°С и выше), с низким содержанием красящих оксидов (РегОз менее 1 % и ТЮ2 менее 1 %) и с механической прочностью более 1 МПа [2].
Вследствие повышенного содержания красящих оксидов проведено обогащение мокрым ситовым методом с использованием постоянных магнитов.
В сухом состоянии обогащенные глины белого цвета, при увлажнении водой - сероватого цвета.
РФА обогащенных глин (рисунок 2) указывает на наличие каолинита (с1/п = 7,165; 3,5514; 2,3287; 1,4865; 2,4555; 2,5454; 2,3741; 1,5393; 4,4322; 1,8384; 2,0112); монтмориллонита (ё/п = 4,50; 3,0398; 2,6150) и кварца (ё/п = 3,3374; 1,8099; 2,4555).
Обогащенные березовские глины высокодисперсные, содержание тонкодисперсных фракций равно 100 %. После проведения обогащения число пластичности глин увеличилось до 19,3-20,5. Обогащенные глины относятся к группе глин с умеренной механической прочностью - 2,2 МПа; малочувствительны к сушке (коэффициент чувствительности к сушке - 0,64); относятся к группе среднетемпературного спекания. Воздушная усадка примерно составляет 7,3 %. Зависимости огневой усадки необогащенных и обогащенных глин от температуры обжига представлены на рисунке 3. Обожженный черепок глины имеет белый цвет, что свидетельствует о низком содержании красящих оксидов. Зависимости водопоглощения необогащенных и обогащенных глин от температуры обжига представлены на рисунке 4.
30 -, ё ^
и
2 с
5 О
Рис. 4. График зависимости водопоглощения обогащенных глин месторождения Березовское от температуры обжига: 1 - необогащенные глины, 2 - обогащенные глины
Таким образом, необогащенные глины месторождения Березовское огнеупорные (1700 °С), по содержанию АЬОз относятся к группе основных (34,6 %), со средним содержанием красящих оксидов (БегОз - 1,95 % и ТЮг -1,384 %); по минеральному составу являются каолинитовыми с незначительной примесью гидрослюды, монтмориллонита и смешаннослойных образований; высокодисперсные (97,66 %), со средним содержанием крупнозернистых включений, с включениями кварца; по числу пластичности среднепластичные (15,4-16,8), среднетемпературного спекания (1250 °С), с низкой механической прочностью (1,9 МПа).
Температура обжига, °С
Установлено, что для использования березовских глин в производстве хозяйственно-бытового фарфора рекомендуется обогащение. Обогащенные березовские глины высокодисперсные (100%), среднепластичные (19,3-20,5), среднетемпературного спекания (1250 °С), с умеренной механической прочностью (2,2 МПа) и могут быть использованы в качестве сырья для производства изделий из фарфора хозяйственно-бытового назначения.
Библиографические ссылки
1. Есимов, Б.О. Фарфор на основе минерально-сырьевой базы Казахстана/ Б.О. Есимов, Т.А. Адырбаева, Е.С. Дубинина, А.Т. Едрешов. //Пути решения проблем получения высококачественных силикатных и тугоплавких материалов на основе местных ресурсов и отходов производств: Республиканская научная конференция, Ташкент, 2004. С. 36-37.
2. Дубинина, Е.С. Качественный хозяйственно-бытовой фарфор на основе минерально-сырьевой базы Казахстана/Е.С. Дубинина.//Химия и химическая технология (Ташкент), 2006. № 4. С.43-45.
3. Дубинина, Е.С. Целесообразность и возможности использования минерально-сырьевой базы республики для получения хозяйственного фарфора/Е.С. Дубинина, Б.О. Есимов, Т.А. Адырбаева. //Инновационные технологии в образовании и науке: Сборник трудов международной научно-методической конференции, Зыряновск. Часть 2., 2006. С.47-51.
4. Дубинина, Е.С. Получение высококачественного фарфора на основе минерально-сырьевой базы Казахстана/Е.С. Дубинина. // Наука и образование Южного Казахстана (Шымкент), 2008. №4 (69). С.105-109.
5. Кулько, A.A. Исследование сырьевых материалов Республики Казахстан для производства изделий хозяйственно-бытового назначения/A.A. Кулько, Е.С. Дубинина, Б.О. Есимов. //Химия в строительных материалах и материаловедение в XXI веке: Сборник трудов международной научно-практической конференц., Шымкент, 2008. С.118-123.
6. Абдулин, A.A. Месторождения горнорудного сырья Казахстана: Справочник. T.1 /A.A. Абдулин, X.A. Беспаев, Э.С. Воцалевский, С.Ж. Даукеев, ДА. Мирошниченко. Алматы: Министерство экологии и природных ресурсов PK, 2000. 372 с.
7. Кулько, A.A. Исследование основных характеристик глины Березовского месторождения в качестве сырья для производства фарфора/А.А. Кулько, Ж.М. Айтулова, Т.А. Гавриленко, Б.О. Есимов, Т.А. Адырбаева, Е.С. Дубинина// Вестник молодых ученых. Шымкент, 2010. С. 131-135.
8. Кулько, A.A. Исследование технологических характеристик березовских глин для производства хозяйственно-бытового фарфора/А.А. Кулько, Т.А. Адырбаева, Б.О. Есимов. Наука и образование Южного Казахстана (Шымкент), 2010. №4. С. 126-129.
9. ГОСТ 9169-75 Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация, с изменениями, введенными с 02.07.91г. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.
