Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината на свойства керамического черепка | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Шоева Т. Е. Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината на свойства керамического черепка [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Казань, март 2018 г.). — Казань: Молодой ученый, 2018. — С. 69-72. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/287/13951/ (дата обращения: 22.10.2018).



Приведены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств керамического черепка на основе состава, включающего глину Каменского месторождения Новосибирской области, а также отход щебеночного производства (альбитофир) в качестве добавки. Альбитофир выступает как отощающая добавка и плавень. Состав был разработан для получения высокой плотности и прочности при сжатии.Также учитывались такие свойства материала, как водопоглощение, коэффициент размягчения.

Ключевые слова: альбитофир, средняя плотность, предел прочности при сжатии.

В Новосибирской области существует дефицит высококачественных глин, который приводит к необходимости использовать при производстве стеновой керамики пылеватые суглинки и супеси. Данной сырье относится к умеренно- и среднепластичному, является высокочувствительным к сушке, склонным к трещинообразованию и неспекающимся [1]. Для улучшения качества керамических изделий из такого глинистого сырья необходимо в состав шихты вводить корректирующие добавки. Поэтому актуальным направлением в производстве строительной керамики является поиск добавок, позволяющих одновременно получить материал с высокими эксплуатационными характеристиками и невысокой себестоимостью.

В настоящее время Новосибирская область занимает лидирующие позиции по добыче общераспространенных полезных ископаемых (ОПИ) в Сибирском федеральном округе [2]. Однако добыча этих ископаемых является источником огромного количества отходов, требующих утилизации. Большой объем добычи осуществляют в Тогучинском районе, где месторождения строительных камней представлены магматическими породами различного состава. Дисперсные отходы камнедробления этих горных пород могут служить потенциальным источником добавок, улучшающих качество строительной керамики.

В качестве основного сырья исследовалось глинистое сырье Каменского месторождения, который имеет бурый цвет, грубодисперсную структуру, по числу пластичности относится к умеренно пластичному [3]. Согласно гранулометрического состава (табл. 1) глинистое сырье относится к пылеватому суглинку.

Таблица 1

Гранулометрический состав глинистого сырья

Содержание,% по объему

Глинистые частицы (<0.005 мм)

Пылеватые частицы

(0,05–0.005 мм)

Песчаные частицы

(1–0.05мм)

15,86

49,14

35

Наглядно это представлено на тройной диаграмме В. В. Охотина (рис. 2).

D:\Документы\Рабочий стол\Безымянный.bmp

Рис. 1. Тройная диаграмма В. В. Охотина

Химический состав суглинка, мас. %: SiO2–64,6; Al2O3–14,36; Fe2O3–4,52; CaO — 5,52; MgO — 1,36; R2O — 3,76; п.п.п. — 6,69. Как следует из состава, исследуемая глина относится к полукислым, с высоким содержанием красящих оксидов [4].

Методом порошковой дифракции с использованием дифрактометра D8 Advance установлено, что глинистое сырье относится к монтмориллонитово-гидрослюдистому (рис. 2). Так же отмечается присутствие кварца, кальцита, индиалита, мусковита, альбита, хлорит-серпентина.

D:\Документы\Рабочий стол\Безымянный.bmp

Рис. 2. Дифрактограмма Каменского суглинка

В качестве добавки использовали отход щебеночного производства ОАО «Каменский карьер» (п. Горный, НСО), осаждаемый в циклонах. Альбитофир относится к группе алюмосиликатов с высоким содержанием щелочных оксидов, мас. %: SiO2–77,68; Al2O3+TiO2–11,15; Fe2O3–1,62; CaO — 1,68; MgO — 0,24; Na2O — 5,4; K2O — 0,48. Такие материалы по химическому составу можно отнести к флюсующим, т. е. способствующим снижению температуры обжига и повышению степени спекания массы [5]. Исследуемый отход является тонкодисперсным порошком, не требующим дополнительного измельчения. Содержание фракции 0,071–0,04 мм составляет около 73 %.

Для определения влияния добавки альбитофира на свойства Каменского суглинка его вводили в количестве 5 % по сухой массе сверх 100 % глины. Смесь тщательно перемешивалась. Из полученной шихты методом полусухого прессования готовились образцы-цилиндры, влажность пресс-порошка составляла 12 %. Прессование осуществляли двухступенчато с выдержкой при максимальном давлении 20 МПа в течении 30 сек. Полученные образцы-цилиндры сначала высушивались при комнатной температуре и досушивались до постоянной массы при температуре 100+5 оС. Обжиг проводили в муфельной печи по следующему режиму: подъем температуры до 200 оС в течение 12 мин., подъем температуры от 200 до 1000 оС — течение 150 мин., изотермическая выдержка при температуре 1000 оС в течение 60 мин. Охлаждение образцов осуществлялось в печи естественным путем.

Физико-механические свойства полученного материала оценивали по стандартным для керамических материалов методикам [6–7]. Результаты определения исследуемых свойств — средняя плотность (г/см3), предел прочности при сжатии (МПа), водопоглощение (%) и коэффициента размягчения образцов приведены в табл. 2. За контрольный принят состав, состоящий только из Каменского суглинка и воды.

Таблица 2

Физико-механические свойства керамического черепка

Состав шихты

Средняя плотность, г/см3

Предел прочности при сжатии, МПа

Водопоглощение,%

Коэффициент размягчения

Каменский суглинок

1,90

36,5

14,2

0,73

Каменский суглинок + альбитофир

1,95

42,7

13,5

0,85

Сравнение полученных результатов показало, что введение добавки альбитофира в количестве 5 % по сухой массе сверх массы основного сырья увеличивает среднюю плотность обожжённого черепка на 2,6 % и предел прочности при сжатии на 14,5 % и уменьшает водопоглощение — на 5 % по сравнению с контрольным образцом. Согласно коэффициенту размягчения керамический черепок при введении альбитофира становится водостойким.

Таким образом, использование отходов щебеночного производства позволит получить кирпич с улучшенными прочностными свойствами. При этом использование техногенных отходов способствует решению проблемы утилизации дисперсных отходов, расширяет сырьевую базу Новосибирского региона, является экономически целесообразным, т. к. такое сырье 2–3 раза дешевле, чем природное [8].

Литература:

  1. Тацки Л. Н., Машкина Е. Н. Пути повышения качества керамического кирпича на основе местного сырья // Известия вузов. Строительство. 2014. № 4. — Стр. 65–67.
  2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Новосибирской области в 2015 году». — Новосибирск, 2016–223 с.
  3. ГОСТ 21216–2014. Сырье глинистое. Методы испытаний: введ. 01.07.2015. — Москва: Изд-во стандартов, 2015. — 43 с.
  4. ГОСТ 9169–75. Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация: введ. 01.07.1976. — Москва: Изд-во стандартов, 2016. — 5 с.
  5. Завадский В. Ф., Кучерова Э. А., Стороженко Г. И., Паничев А. Ю. Технология изделий стеновой и кровельной керамики / Учебное пособие. Новосибирск: НГАСУ, 1998. — 76 с.
  6. ГОСТ 7025–91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости: введ. 01.07.1991. — Москва: Изд-во стандартов, 2006. — 12 с.
  7. ГОСТ 530–2012. Кирпич и камень керамические. Общие технические условия: введ. 01.07.2013. — Москва: Изд-во стандартов, 2013. — 24 с.
  8. Столбоушкин А. Ю. Стеновые керамические материалы матричной структуры на основе неспекающегося малопластичного техногеного и природного сырья: автореф. дис. докт. техн. наук — Новосибирск, 2014. — 51 с.
Основные термины (генерируются автоматически): глинистое сырье, Новосибирская область, гранулометрический состав, строительная керамика.

Ключевые слова

альбитофир, средняя плотность, предел прочности при сжатии

Похожие статьи

Буровой шлам в качестве добавки в керамический кирпич

Гранулометрический состав глинистого сырья.

буровой шлам, глина, глинистое сырье, производство керамзита, химический состав, станция обезжелезивания, Оренбургская область, Западное Оренбуржье, Бузулукский район, Бузулукская глина.

Исследование свойств стеновой керамики с использованием...

Одним из важных направлений развития промышленности строительных материалов потехнологии керамики является повышение номенклатуры и качества выпускаемых изделий примаксимальном использовании местного сырья [1–2].

Известковые сухие строительные смеси с применением...

Сравнение распределения адсорбционных центров на поверхности исследуемых порошков, имеющих одинаковый химический, минералогический и гранулометрический составы, свидетельствует о том, что

В качестве глинистого сырья отобраны глины Бузулукского...

Использование в литейном производстве формовочных песков...

В литейном производстве преобладают песчано-глинистые формы благодаря простоте дешевизне и доступности.

По гранулометрическому составу пески месторождения относятся, в основном, к зерновой группе 02.

Разработка кислой футеровки на базе местных материалов...

По содержанию основного — зернового состава Джеройские пески относятся к группе 02, где главная фракция концентрируется на ситах 0315, 02, 016, содержание глинистой фракции не превышает 2 %, что соответствует требованиям ГОСТ 2138–84.

К вопросу о производстве керамзита из техногенных отходов...

буровой шлам, глина, глинистое сырье, производство керамзита, химический состав, станция обезжелезивания, Оренбургская область, Западное Оренбуржье, Бузулукский район, Бузулукская глина.

Технологический процесс получения керамического кирпича на...

Монтаев С.А, Сулейменов Ж.Т. Стеновая керамика на основе композиций техногенного и природного сырья Казахстана. Уральск, 2006-С.190. Мороз И.И. Технология строительной керамики: учебное пособие / И.И. Мороз.

Особенности гранулометрического состава серых лесных почв...

Гранулометрический состав оказывает большое влияние на почвообразовательный процесс, с момента формирования почвы и до настоящего времени.

Рис. 1. Распределение серых лесных почв юга Тюменской области по гранулометрическому составу [3].

К вопросу о степени спекания легкоплавких глин различного...

Спекание исходных материалов при получении керамики происходит в твердой фазе.

Перевод производства керамических материалов Самарской области на современную полностью автоматизированную и

Химические составы глинистых материалов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Буровой шлам в качестве добавки в керамический кирпич

Гранулометрический состав глинистого сырья.

буровой шлам, глина, глинистое сырье, производство керамзита, химический состав, станция обезжелезивания, Оренбургская область, Западное Оренбуржье, Бузулукский район, Бузулукская глина.

Исследование свойств стеновой керамики с использованием...

Одним из важных направлений развития промышленности строительных материалов потехнологии керамики является повышение номенклатуры и качества выпускаемых изделий примаксимальном использовании местного сырья [1–2].

Известковые сухие строительные смеси с применением...

Сравнение распределения адсорбционных центров на поверхности исследуемых порошков, имеющих одинаковый химический, минералогический и гранулометрический составы, свидетельствует о том, что

В качестве глинистого сырья отобраны глины Бузулукского...

Использование в литейном производстве формовочных песков...

В литейном производстве преобладают песчано-глинистые формы благодаря простоте дешевизне и доступности.

По гранулометрическому составу пески месторождения относятся, в основном, к зерновой группе 02.

Разработка кислой футеровки на базе местных материалов...

По содержанию основного — зернового состава Джеройские пески относятся к группе 02, где главная фракция концентрируется на ситах 0315, 02, 016, содержание глинистой фракции не превышает 2 %, что соответствует требованиям ГОСТ 2138–84.

К вопросу о производстве керамзита из техногенных отходов...

буровой шлам, глина, глинистое сырье, производство керамзита, химический состав, станция обезжелезивания, Оренбургская область, Западное Оренбуржье, Бузулукский район, Бузулукская глина.

Технологический процесс получения керамического кирпича на...

Монтаев С.А, Сулейменов Ж.Т. Стеновая керамика на основе композиций техногенного и природного сырья Казахстана. Уральск, 2006-С.190. Мороз И.И. Технология строительной керамики: учебное пособие / И.И. Мороз.

Особенности гранулометрического состава серых лесных почв...

Гранулометрический состав оказывает большое влияние на почвообразовательный процесс, с момента формирования почвы и до настоящего времени.

Рис. 1. Распределение серых лесных почв юга Тюменской области по гранулометрическому составу [3].

К вопросу о степени спекания легкоплавких глин различного...

Спекание исходных материалов при получении керамики происходит в твердой фазе.

Перевод производства керамических материалов Самарской области на современную полностью автоматизированную и

Химические составы глинистых материалов.

Задать вопрос