автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Стеновая керамика на основе засоленных лессовых пород

МШШСТЕ:-СТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХШЕЮТРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

г г о од

На правах рукописи МАРАЗЫКОВА БЕРМЕТ БЕЙШЕМБАЕБНА

УДК 666.7:553.42

СТЕНОВАЯ КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ ЗАСОЛЕННЫХ ЛЕССОВЫХ ПОРОД ,

05 23.05 " Строительные материалы и изделия "

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АЛМАТЫ 1994

f.iooi! Kmai'ieua í: тституте химии и химической технологии Кздпоаяльлоа Акало*.-!! i Наук Р&ргазской Республики »

Официальные оппонента: -академик,д.т.к. Хрулев В.М.

-к.т.н..доцент Шеглов Л.Г.

на заседании Специализированного Совета ДД4.03.01 в Казахской Государственной Архитектурно-строительной Академии по адресу: 480123,г.Алматы, ул.К.Рыскулбекова,23

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке академии.

Отзнвы и замечания в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, прост»; направить по адресу: 4801 23, г.Алматы, ул.К.Рыскулбекова,28,Каз ГАСА, специализированный Совет.

Каучп:?е рукспо.кг

-академик НА}] КР Шатег.отров К. 11!.

-доктор технически;:- наук, ппофессор Сайбулатов <\Ж.

Ведущее предприятие: - НИИСТРОШРОЕКТ (г.Алматы)

'час

Автореферат разослан

Ученый секретарь спсцсовета,к.т.и.,

доцент

¿¡■••.'уалт-ность т.-л:: Проблемы оптимизации состах::: керамических г.;асе, улучкснкя их формовочных г, г.о;.й:«';:мьск:5х свойств, погншишш яачестю штерпапсз ста:г пород!, производством г лрнича из сугг :а:ов к лс .'овых пород, отличительной особенность« которых является г.х заселенное* ь. Сгеиовал на основе гисояыших дсессвих пород обладает ряд см существенных недостатков, ¡: числу которых относится сиоссбность образовывать на иоверхнос-ти соловые выцветы. Сдккм из методов исследований проблещи образования виселов, какравлешшх в конечно;,: счете на поиски радешдьквх кер борьбы с вноолами, является способ уменьшения содернаря водорастворимых селе;; в процессе производства изделия путем китекскКкашш процессов разложения сульфатов с помощью корректирующих добавок. Такшз образе;,;, весьма актуальным являются исследования, направленные на взыскашш добавок - отходов пропзводств-для получения керамических изделий с меньшим высодосбра-зеванпем на поверхности.

Целью настоящей работы является уменьшение высоло-образовашш па керамических изделиях при сохранении прочностных характеристик путем термической диссоциации высо-лообразущвх солей керректиружиш дооавками. В задачи пес ледова ния вх оди л о:

- изучение природы солей, образующих высоли, и выяснение механизма шиолообразоьанил на поверхности изделии;

- выбор корректирующих добавок;

- изучение влияния добавок на процесс термического разложения высолообразующих солей:

- изучение структурно-механических, суиилншх и термических свойств системы "лессовая порода - добавка";

- разработка оптимальных составов керамических масс на основе засоленных лессовых пород с наименьшим ьысол©образованием на поверхности изделии из них;

- проверка разработанных составов на основе засоленных лессовых пород в промышленных условиях.

л-: у"" •. ■ 'дуууууууу:. -'сслзллл..... : дул: одл

со.".':..'! .......:...*■......* "■." -дл.:ллле'ч ло, у-лл ллсг'рллл-

чг;С!"1.;"' ту ' л'!ллллл. > лбср дгбллл-- дрсплдел

л лсл'л л :> лл . " , • " л 'лддл:-ст?лдлл""". „'-.ел •■'одолл ;:\Г:;,::-'; :лл;л ' :лл„ Уллялл;' дсблглл; процесс

лдсоел ллл'Д ■ ;,-:оллл улчу: т л: лслл'; глллглло п'-* еплддплл-лол -,ллс; ло " гм V-.-; "Л"!гд лгло г^зделлчля султ.-Рлтсл„ ^гру;- /урле. . :л;;лс';:!с л:л ллльрлегллл услаиои-

ЛПЛЛ . С1,1 гг,С"' ЛЛЛР'Л'Л ЛЛЛРЛЛЛЛЛЛ ОДЛЛШ V ЛОрЛзру-

ллшлл лпулл;/глд. ллолсллллсклл с;;с'1с:спгоделлп! по сел, лллл;. ллл;: ;л;~.тллал, тлуглллс-лс сзс;:стдэ - методе:.: Л'*лялл'-лтрпл, . :.т;;;о добазод па дксолообразогашш лесслллл. ллллллл улл: :"ллл;л определение:.; содерглпля во-дорло:лддл:;л'д оп.лл: ; с ллглду лсд:;о.': л;;глл:кп„

л11:.л1л л злллллолся л научпо-тееретячссг.ся

л зллилрлллп'алыл.....доллеллпд! разработке спсссбз

полулеллл стслолс', ллуллл;<л г га оополе засолсшшд лессо-лпх пегед л лл!;:л:л:л гллолообрлзолаллом до псперлнссти, в тол ЛДОЛЛ ■

- прсдлсдспл де^лллч., иктезиф-тгефулсЕЗО процесс рлзло-"ллля гдлглслбрллу:лдл солл*::

— доллзлл :'лд"лл:-'л ллсолообрлзслпклл на поверхности ЛЛССС1ЛП' ::?ллл"л!-

- лл::лллл 7:'л.:-::с:"сстл стлнелл д",еолс;с:1рлзоглл;!л1 струк-гурло-уло лгллголлл, су:л:л!лл:л геглглзедлх еводстл лотхл. :лл;лл!д ! ллл : ьлгодипллл г/г ллдл л лолл ллллл лор-р?кт::;'ул:'лд дл.д:л!ле

- ОбОСНОРЛПП Л ЛОДГЛЛр"!ДС:Л.! ЛКСПСПЛЛЛПГЛЛЬПО ГДТЛГ'ЗЛЬ-

нно еооталл "ерегллоедпх длес для изготовления издолш! отслслсй дерлдлл:' , хлр^ктердпул^лсол среднеа нлотноотьп 135#,..1<1СЙ кг/к°. прочностью на сгеатпо 1<г,6...17,9 !Д1л, пг-очяоеть» на кзгзб 1,'5,..2,3 Ш), морозостойкостью 10 дадлоз п кеаьким (па 55...сдсодосбразовзлиом па ио-

ЕЭрХ'ЮС'ПК

Практическая ценность и реализация роботы. Разработан способ получения изделий стеновой керамики на основе засоленных лессовых пород с меньшим высолообразова-ннем на поверхности с использование!.' в качестве корректирующих добавок отходов промышленности. Предложены рациональные составы сырьевых смесей, позволяющие поручать изделия со снижением содержания солей в 8;..10 раз при сохранении прочностных характеристик. Рекомендованные составы эффективных керамических материалов проверены в условиях комбината "Бишкекстройматериалы" и Ивановском кирпичном заводе. Общий экономический эффект от использования в качестве добавки смеси песка с золой ТЭЦ по Ивановскому кирпичному заводу составляет 242,3 тыс. рублей в год. Годовая экономия в сфере материальных затрат по комбинату "Бишкекстройматериалы" от использования золы ТЭЦ составляет 26,3 тыс.руб. (в ценах 1985г.), причем объем использования золы ТЭЦ составляет 22 тыс.тонн.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на:

- научной конференции но физико-химическим основам переработки минерального сырья Киргизии. Фрунзе, 1975;

- научно-технической конференции " Использование побочных продуктов промышленности в строительном производстве". Караганда, 1984;

- XIII Всесоюзном Совещании "Глины, глинистые минералы и их использование в народном хозяйстве".Алма-Ата, 1985;

- УН Межреспубликанской научной конференции молодых ученых. Фрунзе,1985;

- Всесоюзном Совещании "Химия и технология редких, цветных металлов и солей".Фрунзе,1986;

- Всесоюзной конференции "Проблемы переработки и использования углей Средней Азии".Фрунзе,1987;

-6- Всесоюзном Совещании по физико-химическому анализу, Фрунзе, 1988;

- научно-практической конференции по проблемам экологии, охраны и рационального использования природных ресурсов, Ош, 1990;

Основные положения диссертации опубликованы з 18 статьях и тезксах докладов. Разработка по диссертационной работе демонстрировалась на ВДНХ СССР и республики, Международной выставке "Химия - 77" (Москва), Всесоюзном конкурсе молодых ученых "Экотехника - 82" и удостоена дипломами различных степеней.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 89 наименований, приложений и изложена на 168 стр., включая 21 рисунок и 28 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение раскрывает народно-хозяйственное значение проблемы обезвреживания сульфатных высолов на керамических изделиях. Поставлены задачи получения стеновой керамики на основе засоленных лессовых пород с меньшим выцветообразова-нием на поверхности. Показано практическое использование полученных результатов.

В первой главе дан анализ отечественной и зарубежной литературы, касавшейся сульфатных образований на лессовых изделиях и способов их обезвреживания. В работах Бергман К., Григорьева П.Н., Какермана С., Иатейка И.Х., Ней П., Роди-ка E.H., Ричи Т.. Соколова Я.А., Таджиева Ф.Х., Философова Л.С., Якопсона Т.С. и др. показано, что основными причинами солевых налетов на керамических изделиях являются: I) присутствие водорастворимых солей, содержащихся в глинистом сырье и в воде затворения; 2) применение топочных газов, содержащих сернистый ангидрид, в качестве теплоносителя при искусственной сушке керамических изделий; 3) прийенение сернистых углей для обжига керамических изделий; 4) возможность капиллярного подсоса готовыми изделиями растворимых солей из грунтовых вод.

Большой вклад в развитие исследований по изысканию способов устранения выцветов на поверхности кирпича внесли Тадаиев Ф.Х., Соколов Я.А., Вэни В., Брэхер Л., Тарасова Е.Ы., Самуха H.H., Бардэн С., Брель С.С., Хохолькова A.A., Токсеитоза Д.К., Валишев Р.Ш., Раджабеков Э.М. и др. Ими разработаны способы надежной защиты стен зданий от разрушительного воздействия высолов:введение в глиномассу добавок, нанесение пленок и покрытий на лицевую поверхность сырца или обожженных изделий, оптимизация режима сушки и обгига, состава газовой среды. Наиболее сложным является решение вопроса предупреждения выцветов, образующихся при обаиге изделий. Профилактические меры, аффективные в одних условиях, не давт ожидаемого результата применительно к другим видш глинистого сырья и условиям его переработки, что объясняется многообразием факторов, влияющих на вщве-тообразование.

Одним из методов ликвидации солевых выцветов является способ интенсификации термических процессов разложения сульфатов натрия и кальция. В работах Будникова П.П., Репа А.Т., Данильченко A.M., Троян М.Ы., Фиалкова H.A., Шар-городского С.Д., Оотиевого A.A., Шатемирова К.Ш. и др. показано, что чистые сульфаты кальция и натрия термически устойчивы. В целях снижения температуры разложения сульфатов применяются различные способы:1)нрименение восстановителей; 2) спекание с другим компонента^!. Установлено, что окислы кремния, алюминия, железа являются хорошими минерализаторами, способствующими.термическому процессу разложения сульфатов. В данной работе показана необходимость более детального изучения механизма образования выцветов и влияния добавок отходов производств на их устранение путем интенсификации термического процесса разложения сульфатов натрия и кальция.

Вторая глава посвящена описанию методов и физико-химической характеристике объектов исследования. В качестве исходных сырьевых материалов служили глина Сары-Булакского месторождения, лессовые породы Ивановского, Башкара-суйско-го, Тегенекского месторождений.В качестве добавок, снитаж.их

-8. знсолообраэование на керамических изделиях, гсследо-ваны о тходм:ТЗЦ,угледобычи, П0и1, кожевеш-юго и сахарного производств. Исходные сырьевые материалы и корректирующие добавки исследовали с помощь» химического, рентгенсфа-зового, термографического, ИК-спектроскопического анализов. Содержание водорастворимых солей определяли методом водной вытяжки. Процесс термического разложения сульфатов натрия и кальция изучали на установке, состоящей из трубчатой печи, к которой подведены сосуда с А'вРН ик Ч -образная трубка с Гй{/?2. Смесь сульфата натрия или кальция с определенным количеством исследуемого материала в фарфоровой лодочке помещалась в фарфоровую трубку, вставленную в печь. Надерзи а при соответствующей температуре в печи - 3 часа. Поток воздуха, очищенного и осушенного отСОг и НзО , с помощью ЯаОМ и СаС1г вместе с продуктами разложения солей, т.е.$0г и отводился аспиратором через систему поглотительных сосудов с раствором йода, где сернистый газ окислялся до серного, который растворялся в воде с образованием Нг$0ч, По содержанию иона 30ч определяли количество поделившихся сернистнис газой, т.е. степень термической диссоциации сульфатов в смесях. Длилк.че добавок на физико-механическиз свойстеп и сисолсобразован«& образцов установлено экспериментально-статистическим методом планирования зкеперимента с использованием ПЭШ. Определение структурно-механических параметров керамических масс осуществляли на коническом пластометре П.А.Ребиндера и на приборе конструкции Д.и.Толстого с параллельно смещающейся пластинкой. Изучение спекасмости проводили на кварцевом дилатометре ДКВ - 5А при квазистационарном режиме. Технологические свойства были определены по общепринятым методикам.

Показано, что лессовые породы являются грубодисперс-ннм сырьем с преобладанием крупно-пылеватой фракции и состоят, в основном, из кварца, гидроелвды, карбонатов и полевого пшата. Главными их особенностями являются карбонат-ность и засоленность, что обусловлено наличием сульфатов натрия и кальция.

Среди изученных добавок наибольший эффект снижения вы-солообразования оказали отходы: ТЭЦ,110111,угледобычи. Основный продуктом золы Еишкекской ТЭЦ являются кварцит, муллит, Присутствуют также в незначительном количестве карбонаты и гематит. Экзотермический эффект, наблюдаемый на даА при 700-600°С и сопровождаемый значительными потерями массы, связан с характеристикой и количеством полукоксовых и коксовых остатков в золе. Средняя насыпная плотность - 800-850 кг/м^, удельная поверхность - 2230-2250 см^/г, температура начала размягчения - 1320-1340°С. Минеральная часть отхода ПОШ представлена окисью кремния, и алюминия. Отход угледобычи относится к умеренно-пластичному сырью и представляет собой смесь различных минералов и дисперсного угля. Главными компонентами являются аргиллиты, которые сложены гидрослюдами и каолинитом. Содержание алевролитов, песчаников и карбонатов не превышает 1520?. Породообразующие минералы: кварц,полевые шпаты,кальциты и доломиты.

В третьей главе изложены результаты исследований влияния добавок на содержание водорастворимых солей и основные физико-механические свойства кирпича с использованием экспериментально-статистической модели планирования эксперимента. В качестве критериев оптимальности составов эффективных керамических материалов были приняты Я сж»12,5 ¡¿Па, />г£ 1450 кг/м^, сухой остаток (СО)—т'т, характеризующие уменьшение содержания водорастворимых солей при сохранении прочности и обеспечении эффективности изделий. За базу сравниваемых принят состав заводской шихты на основе лессовой породы с добавкой % угля. (Я сж = 12,5 МПа, = 1450 кг/м^, (СО) = 1,05%). Установлено, что максимальное снижение высолообразования наблюдается у образцов с добавками золы ТЭЦ, смеси песка с золой ТЭЦ,отхода угледобычи,отхода ПОИ.(на Б6,1;б5,2;42,8;35,6$ соответственно).

В четвертой главе представлены результаты исследований выцветообразовательной способности сульфатов натрия и кальция и процессов их термического разложения. Показано, что

амсо-*и:«;ос?ь лесссл,--: -пород (содержание водориствсркуях солей по гг летнему колеблется в пределах 0,8...1,1$) обусловлена калнчиг;* сульфатов натрия и яглмхия, которые весьма термостойки л ,фи температуре обкига 950-260°С останутся э тол::;.; .<шрп---.з, Установлено, "то висалы, крястал-лизувдиеся ка илрул;км;-: стен,1.x зданий, выполненных из лес-зозого кирпиче.,состоят, в основном, из сульфатов натрия (84,202) и кальция -.12,25%) с примесьп сернокислого магния (2,04$) и бикгфоочата кальция (1,4й).

На оснозеятги . о-еретичеекк: и экспериментальных исследований показан мзхглиом выцветообразовакия, заключающейся в следусцем:

- сульфат катрия, !ш?щийся з лессе, при 950-1000°С взаимодействует с окисью кальция и полностью превращается в сульфат кальция: С<хО *Л/а38Сц = СаЗО** ЫагО. Освобоздащаяся//лгОреагчрует с 510г и переходит в Маг^Ю.г При низкий температурах и смачивании водой наблюдается обратная реакция: СцЗьОъ

которая является основной реакцией образования сульфатных соединений на лессовой кирпиче. Образовавшийся в результате хи?л!"еской решоуш/'/с.?^начинает мигрировать через капиллярные системы на поверхность изделия.

- сульфат тсальция в процессе сушки вместе с „тугими солями в виде водного раствора мигрирует на поверхность изделия, где концентрируется. В процессе оСл^ига изделий в области температуры 350-Ю00°С сульфат кальция начинает разлагаться и образует активную известь, которая затем взаимодействует с продуктами распада глинистых минералов и образует внцветосоставляющие минералы.

- сульфаты натрия и кальция более термостойки и подвергаются незначительному разложению при 1000°С. В зтой связи основным мероприятием по борьбе с сульфатными высолами * на кирпиче является уменьшение содержания солей путем разложения сульфатов натрия и кальция в процессе производства изделий корректирующими добавками.

Выяснено, что чистый ЛМ^гтри ЮОО°С разлагается на 4,25$,

а(сз$0« - на 1,6$. Изучением влияния добавок на процессы термического разложения сульфатов установлено, что смесь песка с золей ТЭЦ, зола ТЗЦ, отходи ПОи и угледобычи позволяют увеличить степень термической диссоциации в 2...С,? раза, СоЗОч - в 3...5.7 раза. С увеличением содержи::-,я добавок термическое разложение сульфатов натрия и кальция возрастает до 60 и 52% соответственно для массы с добавкой смеси песка с золой ТЭЦ, до 55 и 57$ - с добавкой золы ТЗЦ, до 25 и 20$ - с добавкой отхода ПОШ, до 12 и 10$ - с добавкой отхода угледобычи, (рис.1).

О л/О '50 ' "¿Я? 70 ¿О ус

Рис.1. Зависимость степени термического разложения сульфатов натрия (-) и кальция (----) от содержания добавок:1-1*-песок:зола ТЭЦ = 1:1;2-2*-зола ТсЦ;3-3*-отход П0Ш;4-4*-о?ход угледобычи.

И пятой главе рассмотрены структурно-механические, су-р:дышз и термические свойства стеновой керамики на основе засоленных лессовых пород и представлены результаты иссле-доэ&иай влияния добавок на высолсобргзовьние лессовых изде-Х'лй. Установлено, что введение в керамичэскуп массу отходов: Т:"4,П0Ш,угледобычи уменьшает еначедая 'Пластической прочное-

na r'm e-rcsoinu- ...лр'тасочной -влкзности 12...I5>. '¿.-эд«. з "ер-.. '¡егскуп массу смэся пес::« с золой ТЕЦ

•з соо?г;о'.*«:•::':? Í;J -/оличесгзе 8.. .14$ кео:;;.чяталыто укаиь-cas? ñ~i •>.• СО'Ю3 до 36* IO3 Па) г-ря синении

фор".'0!50"нсП йя:«й!-; iva с 21,6 до 203. Снижение пластической прочное?!? т-эр-"-очных масс из композиций "лесс - до-безна" поло::штелы-,; сказывается на процессах их переработки, т.к. для разру'.:;-;гия структуры в процессе переработки и формования требуйся затратить значительно меиьзе энер-пп!, чзм для мае га сэз этих добавок. Анализируя структурно-реологические пс::азатели исходных сырьевЕП катериалов и о!г:т на •?;-: осноп;? пр:-г вла^остгг, соответствующей форда-вочноЗ,дяя кгддог? отдельно!"? сшта, следует ответить, что зведэтае добавок а ттссяэдуеюге- кграглтчэ-соте кассу з различной степешг пергр<хпредетло гпг колнчествешое соотношения. Харссгер ргзпэтдяг дефоргтацяй керамической кассн на основе Кзетовского десгса соответствует О-иу структур-но-мзгакпчгсгсг.гз' тягг? ?prre.2L

/

Р*вг_2. Деформационная характеристика керамических

кгасс на основе Ивановского лесса: 1...4 - с добавкой 0,8,10', 1255 золы ТЭЦ? 5.. .0 - с добавкой 8,10, 12„Т4£ смеси- песка; с золой1 ТЭЦ. (1:1) .

Введение золи ТЭЦ перераспределило деформационные характеристики системы: быстрая, (упругая) деформация снижается на 10... 1255, медленная (эластическая) изменяется незначительно, а пластическая деформация несколько увеличивается, т.е. улучшается формуемость ыассы.

Оценка сушильных свойств исследуемых сырьевых материалов и шихт на их основе производилась на основании сравнения коэффициентов чувствительности к сушке, воздушной усадки и изучения кинетики влагоотдачи керамических масс/ Выяснено, что введение в керамическую массу на основе ис~ ледуемых лессовых пород корректирующих добавок позволяет улучшить их сушильные свойства. Так, введение золы ТЭЦ в ыассу на основе лессов Ешкара-суу и Ивановского переводит их из класса среднечувствительных к сушке (Кс=1,42 и 1,52 - для масс без добавок) в класс малочувствительных к сушке (Кс=1,0 и 1,1 - для масс с добавкой золы ТЭЦ). , Наряду с этим, уменьшается и значения воздушной усадки -с 6,5 до 4,2% и с 6,7 до 4,4? соответственно. Процессы сушки керамических масс могут быть интенсифицированы с помощью исследуемых добавок, причем наиболее ощутимый аффект в сокращении сроков суики может быть достигнут при использовании в качестве добавки золы ТГЦ, имеющей плотную стекловидную структуру, не впитывающей в себя воду и не подвергающейся модификационнш изменениям. Сушка сырца сокращается не только за счет более низкого начального влагосодержания (формовочной влажности), а также вследствие того, что керамическая масса, включающая в свой состав золу ТЭЦ, в процессе сушки отдает воду более интенсивн-., что подтверждается результатами изучения кинетики влагоотдачи керамических масс (рис.3). Установлено, что 5/о-ная остаточная влага образцов дня массы с добавкой 8...12% золы ТЭЦ достигается в 2 раза быстрее по сравнению с заводской шихтой, что приводит к улучшению сушильных свойств кармических масс, и тем самым, к исключению возможности растрескивания изделий при сушке.

Рис.3. Кривые сушки образцов на основе лесса Еашка-ра-суу: I - без добазок-влагосодержалие 21,4%; 2-е добавкой Ь% угля (завод.шихта) -24,0%; 3,4,5 - с добавкой 8,10,12$ золы ТЭЦ -влагосодер-яание 20,0;18,9;18,1/5 соответственно.

Важным процессом,происходящим при обаиге керамических изделии, является спекание. Выявлено, что керамический материал ¡'.а основе исследуемых лессовых пород с водопогло-¡гением не более Ь% (величина допускаемого водопоглоцеиия для изделий строительной керамики) получен в интервале температур П40-1170°С. Интервал спекания для заводской шихты текзе составляет 30°С. Лучшие результаты показали образцы из масс, з шхту которых введены 10% золы ТЭЦ и 12$ с:.:зсн песка с золой ТЗЦ. Эти материалы имеют расширенный интервал спекания (70-80°С) при сохранении других характеристик. Благодаря введешь золы ТЗЦ-повышается вязкость расплава, получепь'ое изделие устойчивее в облиго. В обозленном материала образуется большое количество муллита, кристаллы которого равномерно распределены з ствкло-внднсД изотропной массо чэрапка, плотно ее связывают.Умень-езоте значения водопоглощения шн увеличение плотности на-

териаяа тесно связано с уменьшением объема и линейных размеров. Усодо«ше кривые исследуемых образцов показывают, что интенсивное спекание и максимальная усадка в массах с добавкой отходов ПОЙ и угледобычи соответствуют интервалу температур 1140. ..П70°с и 1120.. Л1?0°С, с добавкой золы ТЭЦ и смеси песка с золой ТЭЦ - 1120...

и 1120...1200°С.В данном интервале температур массы с добавкой отходов ПОШ и угледобычи характеризуются пониженной вязкостью расплава, что приводит к неравномерному обжигу изделий: оплавление и зспучивание локальных участков в верхней части и недояег в нижней части изделия. В массах с золой ТЭЦ благодаря присутствии кадкой фазы интенсивно протекает реакция образования муллита. По данным рентгенофазозого анализа выяснено, что образцы, содержащие добавки золы ТЭЦ, характеризуются интенсивными дифракционными максимумами кварца, палящегося преобладающей кристаллической фазой. Рентгенофазовый анализ свидетельствует такие о значительной интенсификации ыул-литообраЗоьания в процессе обглга, что позволяет получить образцы с достаточными прочностными характеристиками.

В результате изучения основных физико-механических свойств образцов при различных температурах установлено, что оптимальной температурой обжига является 950°С, при которой возможно получение изделий с достаточными прочностными показателями и кинималькой плотность».

Анализ результатов исследования влияния добавок на вы-сообрааование лессовых образцов (табл) показывает, что исследуема© добавки в большей или меньшей степени сникают общее количество водорастворимых солей. Наилучшй эффект обеспечивается при введении в массу золы ТЭЦ и смеси песка с аолой ТЭЦ в соотношении 1:1, когда содержание солей на образца» уменьшилось с 1,09% до 0,26.. .0,27^. Значительное снияение засоленности керамического образца с добавкой золы ТЭЦ (ка 755£) происходит, в основном, в результат© интенсификации процесса спекания, способствующей свя-заддеона сульфатов в составе расплава.Добавка золы ТЭЦ к

Таблица

Солевой состав сбо.чсленних пр;» 950°С образцов

1г п. п. : Состав керамической : : массы, % : Соли, % : Сухой

СаШф СаЗО« ; МдЯО^ ; ¡УагШ/ №1 : остаток,

I. Лесс Башкара-суу - 100 0,0020 0,410 0,090 0,085 0,0060 0,60

2. Лесс Башкара-суу - 50

Зола ТЭЦ - 10 0,0016 0,225 0,017 0,020 0,0054 0,27

3. Лесс Ивановский - 100 0,0020 0,400 0,083 0,090 0,0048 0,53

4. Лесс Ивановский - 88

Песок - б

Зола ТЭЦ 6 0,0016 0,220 0,018 0,019 0,0043" 0,26

с -Лесс Башкара-суу - 90

Отход ПОШ - 10 0,0018 0,352 0,060 0,065 0,0028 0,48

6. Лесс Тегене - 100 0,0024 0,570 0,098 0,090 0,0064 0,77

7. Лесс Тегене - 70

Отход угледобычи - 30 0,0020 0,349 0,065 0,085 0,0032 0,50

8. Лесс Базкара-суу угл-»'- - 95 к

' дская сяхта) о 0,0044 0,525 0,240 0,280 0,0060 1,05

лессовой породе способствует значительной термпчсскоЛ диссоциации сульфатов натрия и кальция, что в свою очередь объясняется минерализирующим действием ее составных частей, состоящих из окислов кремния, алюминия и ке-леза.

В шестой главе приведены результаты производственной проверки стеновой керамики на основе засоленных лессовых пород с использованием золы Бишкекской ТЭЦ.

Промышленные испытания проводились на комбинате "Биш-кекстройматериалы" и Ивановском кирпичном заводе. Изделия изготавливались по принятым на предприятиях технологическим параметрам.

На комбинате "Бишкекстройматериалы" выпуск опытной партии кирпича осуществлялся в два этапа: На I этапе была составлена шихта:лесс Балкара-суу - 90,3$ + зола ТЭЦ -9,752 (по объему),на основе которой было выпущено 230тыс.шт. кирпича. Полученное изделие соответствует требованиям ГОСТа 530-80 и является условно-эффективным. Выпуск опытной партии кирпича (ХБОтыс.ыт) на II этапе осуществлялся на сырьевой сыесн, включающей лесс Башкара-суу - 87,3$, золу ТЭЦ - J0% (по объему), уголь - 2,7$ (по объему),Кирпич характеризовался объемной массой 1340...1402 кг/м3, прочностью на скатке - 12,6...17,9 Ша, при изгибе - 1,5... 2,3 МПа.водопоглощением - 20,9...21,35», морозостойкостью -15циклов. Указанная сырьевая смесь является пригодной для изготовления эффективного кирпича марки 100,125 с меньшим (на 70-75%) высолообразованием на поверхности.

На Ивановском кирпичном заводе были сформованы две партии кирпича на основе шихт:1. Лесс Ивановский - 82,5% + зола ТЭЦ - 14,0 + уголь - 3,5^; 2. Лесс Ивановский - 84,ОЙ + смесь песка с золой ТЭЦ в соотношении 1:1 - 12,0% + уголь - 4,0%. Полученные изделия отвечали требованиям ГОСТа 530-80 "Кирпич и камни керамические",марка кирпича "100","125",Мрз - 15 циклов, водопоглощение - 20...22%, объемная масса - 1325...1379 кг/м3, причем опытные партии кирпи"а выцветали в 8...10 раз меньше, чем партии кирпичей

заводского изготовления. Общий экономический эффект от использования смеси песка с золой ТЭЦ по Ивановскому кирпичному заводу составляет 242,3 тыс.руб. Годовая экономия в сфере материальных затрат по комбинату "Бишкекстрсйматери-алы" составляет 26,3 тыс.руб (в ценах 1989г.) при объеме использования золы ТЗЦ около 22 тыс.т.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ I. В результате комплексного исследования разработан способ получения стеновой керамики на основе засоленных лессовых пород с меньшим высолообразованием на поверхности при сохранении достаточно высокой прочности (Я сж »12,5 Ш&) и обеспечении эффективности изделия (/?«1450 кг/м ).

2. Проведена оценка свойств и систематизация кирпичных глин Кыргызстана. Выяснено, что лессовые породы отличаются высокой пористостью, карбонатностью и засоленностью, что обусловлено содержанием большого количества водорастворимых солей в виде сульфатов натрия и кальция.

3. С использованием экспериментально-статистической модели планирования эксперимента исследованы отходы производств в качестве добавок, снижающих содержание водсрастворимых солей. Выявлено, что исследуемые добавки в большей или меньшей степени способствуют уменьшению высолообразования на керамических изделиях, при этом максимальное снижение содержания солей наблюдается у образцов с добавкой отхода угледобычи в количестве 10...30$ (на 29,5...35,2$), отхода П0С1 в количестве 2...10% (на 22,8...42,6$), золы ТЭЦ в количестве 2...10$ (на 22,8...55,5$) и смеси песка с золой

ТЭЦ в соотношении 1:1 в количестве 6...12$ (на 33,3...56,1$) при снижении их средней плотности и сохранении прочностных характеристик.

4. Исследованием природы солей, образующих высояы на изделиях стеновой керамики, установлено, что основными компонентами солевого комплекса являются сульфаты натрия (84,2$) и кальция (12,3!$) с примесью сернокислого магния (2,04$) и бикарбоната кальция (1,4$). Сульфаты натрия и кальция, находящиеся в лессовой породе, более термостойки

и П'.уг.г/^ргыу.х';-: эдстечнацу разложению при сравнительно ВЫСОКОМ температуре, тач»ат с ПОО°С.

«.пикше- дсбазок на процесс термического р.чак,''¡г^и- суяь^тои кътркя и кальция. Установлено, что №.ъ«ья1№г1 к^Злущется при введении в массу 10%

л«« г Г."* сксс« иеск» с золой ТЭЦ, при этом термическое р&ш^'шж сульфате натрия увеличивается в II раз, цта, - з 27 раз, по сравнению с чистыми суль-

фатшг.

6. Уст&новлййо ззлйяше добавок на технологические свойства стеновой керамики, а именно:

»')Ч'ЗДау*.!ПТ;<ое пясстическое формование сырца обеспечивает с д щл добавке в сырьевую смесь 10£ отхода ПОШ, 305? с та с/, л /гагдобиуи, золы ТЭЦ, 125? смеси песка с золой . ТЭЦ в соотношении 1:1;

- ввод добьгок способствует снижению формовочной влажности, усадки к чувствительности шихт к сушке. С помощью добавок процессы сушки херамнческих масс могут быть интенсифицированы, при этом срок сушки сокращается на с вводом в сырьевую смесь отходов ПОШ и угледобычи и на 5055 -с вводом золы ТЭЦ,

- керамические массы, включающие в свой состав золу ТЭЦ, имеют расширенный интервал спекания (70...80°С), что на 40...50°С больше, чек массы без добавок. Интенсивное спекание и максимальная усадка масс с золой ТЭЦ происходят при температурах И20..Л190°С и 1120... 1200°С. В данном интервале температур благодаря присутствию жидкой фазы интенсивно протекает реакция образования муллита. При минимальной плотности изделия достаточные прочностные характеристики для образцов с оптимальным содержанием добавок достигаются при температуре оЛжига 350°С.

7. Показано влияние добавок на процесс высолообразова-ния лессовых изделий. Оптимальные добавки золы ТЭЦ и смеси песка с золой ТЭЦ позволяют уменьшить высолообраэование образцов в 2...4 раза по сравнении с образцами из заводской шихты, причем температура обжига оказывает превалирующее

влияние на степень засоленности образца, продолжительность изотермической выдержки сказывается в значительно меньшей степени.

8. Разработанный способ получения стеколой керамики на основе засоленных лессовых пород с меньшим высолообра-зованием на поверхности проверен на комбинате "Бишкек-стройматериалы" и Ивановском кирпичном заводе. Полученные материалы характеризуются средней плотностью 1340... 1402 кг/м3 ( с добавкой золы ТЭЦ) и 1325...1379 кг/м^

(с добавкой смеси песка с золой ТЭЦ), морозостойкостью 15 циклов и отвечают требованиям ГОСТа 530-80 для марок "100" и "125". Содержание солей по плотному остатку на образцах из опытных шихт составляат 0,28...0,5£$, что на 55...75$ меньше, чем содержание солей на образцах из заводской шихты.

9. Способ обезвреживания сульфатных высолов на лессовом кирпиче путем взедения в керамическую массу золы ТЭЦ и смеси песка с золой ТЭЦ внедрен на Ивановском кирпичном заводе и принят к внедрению комбинатом "Бишкекстройматери-алы". Годовая экономил от использования золы ТЭЦ в сфере материальных затрат по комбинату "Бишкзкстройматериалы" составляет 26,3 тыс.руб. с объемом использования золы ТЭЦ до 22 тыс.т., а общий экономический эффект от использования смеси песка с золой ТЭЦ по Ивановскому кирпичному зазоду составляет 242,3 тыс.руб. (в цена:; до 1991г.)

Основные положения диссертации опубликованы з следующих работах:

1.Шатемиров К.Ш..Бурибаев Я.Б..Маразыкова Б.Б. Влияние песка и ПАВ на структурно-механические свойства строительных растворов.//Изв.АН Кирг.ССР.-1977.-№2.-С.49-53.

2. Шатемиров K.Iii., Лозицкая С.Ф., Маразыкова Б.Б..Влияние песка и золы ТЭЦ на технологические параметры керамических изделий.//Изв. АН Кярг.СС'Р.-1378.-М.-С.67-71.

3. Маразыкова Б.Б.,Лозицкая С.?., Шатемирсв K.M. хишч<?с»'ие свойства лессовых пород.//Иэ».АН Кирг.ССР.-1981.-52.-С. 44-47,

;5ЕЛ. УН г»л'е-рз8яе сг?ехання 'лессовых пород. /^..д 1 №1. тузн. ко«?|>., лоегяз. 60-летию СССР. -4рунзе. -

5. У&'л-кяров КХ,.,Й£рйэиК9в& Б.Б. Влияние различных мине-р***згл--:>рсв к« слекштя лессовых образцов. /Дгй.Ш йфг.ССР.-Дегс.в ВИНИТИ 10.01.83.-№122-83.-Юс.

6. Гк'тмияраа &В. ,Бгя&ков О.Б..Маразыкова Б.Б.,Иманбаева С.Ч, сточной воды кокзавода при изготовлении ки$.»и».ь.//Каа.ДН ^рг.ССР.-Деп.в ВИНИТИ 9.07.84.-14851.-9с.

7. Е'ау-лкироа К.И. .Иф&зыхова Б.Б. »Шейиенова Т. Использование отаодо&- и-жтатсго производства при производстве

материалов.//Тез. докл .научш-прахт.конф. "КсподьЕов'^ше побочных продуктов промышленности в строительной производстве".-Карагаеда.-1984.-1с.

8. Еатемнроз К.Ш., Ыаразикзал З.Б..Кочкорова 3.Б.,Шейиенова Т. Возможности использования некоторых глин Киргизии в неродном хозяйстве?//Тез.докл.ХШ Всесссз.Совещ."Глины и гдинкешэ минералы и их использование в народном хозяйстве".-Алма-Ата.-1985.-<0,5с.

9. Шатемиров К.Ш. ,Ыаразыкова Б.Б..Осмоналиева С.О. Глина Сары-Булак как сырье для производства керамических изделий. //Тез.докл.Всесоюзн.Конф."Химия и технология редких, цветных металлов и солей.".-Фрунзе»-1986.-1с.. Ю.Маразыкова Б.Б. .Саркмсаков Ш.С. .Усупбаева Ч.А. Исследование химического состава и физико-химических свойств породной прослойки месторождения Абшир.//Тез.докл.Всесоюз. конф. "Проблемы переработки и использования углей Средней Азии".-Фрунзе.-1987.-1с.

11.Шатемиров К.Ш.,Ыаразыкова Б.Б.,Краснов П.П. Исследование физико-химических и керамических свойств лессовых пород. //Тез. докл. Все союз. Совещ. по физико-химическому анализу. -1988.-1с.

12.Шатемиров К.Ш. .Маразыкова Б.Б. .Осмоналиева С.О. ,Тур;пуе-ва Ж. Исследование глины Сары-Булакского месторождения. //Изв.АН Кирг.ССР.-Деп.в ВИНИТИ 12.02.90.-№779-В-90.-10с.

13.!ап?<;1Г:фов K.i'I. ,ííopr.Mnto;>a Б.Б. ;Шз£пгкова Т. Ссадил стзчпой год'! :;сгзс£сда хаи добавка рлп кирпича.//Изв. Г!1 Итог. ССР. -IS90. . -С. 10- 14.

14.1квазыкова В.В. ,1ййте?»дроз К.Ш. ,ШзП:ленова Т.О возмон-всстя использования sctcpscmix углесодераащих пород для производства кирпич;?..//Тез.докл. нау-шо-практкч. кокф.по пробле:жл экологии и рационального использования природ-га::: ресурсов. -Ол. -- I9S0. -0, 5с.

15.Шате:яроз К.Ш.Д'.гразшова Б.Б..Гаурих Р.Я., Кулагин А.Я. йспояьзоза'лкэ зо.та ТЗЦ при производстве кирпича.//Тез. до:-л.научно-пргет.кскф.по проблемам экологии к рсцпонсль-иого кспользоеглпл природных ресурсов.-Ощ.-1930.-1с.

16.Шате?:::ров К.Ш. ,СаПбулатов СЛ. .Ыаразыкоса Б.Б. Зола ТсЦ как добавка к с:зрцу кирпича.//Изв.АН РеспуО'лзпм П'ргизсгап.--IS92.-D3.-С.43-46.

1?.Шатекирсв К.Ц. .Сайбулатов С.Н. .Ыаразшова Б.Б. Влияние гзнерглизаторов на процесс термического разложения сульфатов натрия и кальция.//Изв.НАН Кырг.Респ.-Дзп.п ВИНИТИ 17.12.53. -Ш I02-B-93.-7с.

Ю.Шатемиров К.Ш..Сайбулатов С.Ж..Ыаразыкоза Б.Б. Структурно-механические свойства керамических изделий на основе засолеккик лессовых пород.//Изв.НАН Кнрг.Респ.-Деп.в ВИНИТИ I7.I2.93.-J?3I03-B-93.-I7c.

Лг.гсськовь Б.Б.

ТОД-! KV:,;AHJ ШЩЬРДШ ДЛШ/.ТШ Iv'KKVJiîv; KLPAl.UK/,

Tysru Kyt/aFn к о;; л ср ¡ie;Í3Ín;:o Ост кабатнна тугга а? нагана » if ОЛ1К ксра|.а;кили:-; ь'птерипллар алу ;.:ojíu ;-,ас&лгг.н. Мя-оркалп-и бет кабатит сыга-ын тузхагпл адыгауина 'i svj-c-'гогin enripie 1;алгы;;таг:! не: ioiwe- i псспзлар утикг'дн. Кег&гнквлмк шегаларда' ¡'.'/Г"«" тукь-,-кгплгеи >.:«нс ел -¡.;.;.:ir

СО Р.рККЛК Д'ОЛСЛГРШ сн.

torazikova В» i,

СЫШЛС TILKS BAS ¿И 0i¡ SOIff-CCCiïAIHSS ¡атЕгадк;,.

A novi method oí csrar.dc tiloo based cu iioV-'.-üüd-ciaу -.ilcrißln т/Jth leso formation of по It оз thv ;.«r¿..ou v. i ri do voloped.lisw kind of component:; v.-зго ou^satvd. They aro by-producto which inteaalíy the; proct-t« oí ft яг ( on of nolt-formod subotcnooe.Thoy v.oru laotivatuû nnd proved by oxperomsnbe en tho о о rani с Rul-evancoc*

( .um. в irnfinp 26.Гй.19')4 r. Ilc'i.itb офецгнля. Усл. печ. л 1.5. Тираж 100 ял. Тип. КалГАСА. Заказ N» 22.