автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства керамического кирпича с использованием побочных продуктов промышленности

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Щ правах рукописи

КРАВЧЕНКО • р

Сергей Васильевич. I

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРШЧА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание' ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург

1997

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном'университеуе.

Научный руководитель - Лауреат Ленинской и премий Совета Шнистров СССР, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, почетный член РААСН "и штровской- Академии наук и искусств, доктор технических наук, профессор Боженов П. И. •

4*

Офшшальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шпова О. С,

кандидат технических наук, профессор Инчик Е Е

Ведущее предпрятие - ЗАО " Ленстройютериалы"

Зашита состоится " 13 " января 1698 г в 14 ч. на -заседании диссертационного совета К. 063.31.02 при. ^Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу:' ' 198005, Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, д. А, ауд. 521-с. .

С диссертацией модао ознакомиться в ..библиотеке Университета. . . ' , ■ * , Автореферат разослан "//" декабря 1997 г.

Ученый секрётарь - -' ..

диссертационного совета, / . /

к. т.н.- ^¡/¿У^гЗ'^ Козлов Е. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

] Актуальность работы В настоящее ¡время в России насчитывается.¡более 1000 заводов по производству-.керамического кирпича, большинство из которых работает по пластическому способу. Формовочная влажность на них составляет 18-22%. Необходимо совершенствование '} технологии с целью' снижения Формовочной- влажности и интенсификации производства. Побочные продукты промышленности имеются в каждом регионе. Они ухуд-t, шактг экологическую йбстановку.и занимают участки земли, пригодные 1 для земледелия. Поэтому задача получения керамического кирпича с использованием , побочных продуктов промышленности с улучшенными . эксплуатационными свойствами в настояше время актуальна как с точки зрения решения экологических проблем, так и с точки зрения применения экономически целесообразны* технологических решений.

Настоящая работа выполнялась по .тематическим планам ^стройматериалов СССР, Госстроя СССР и РФ, а также по государственным научно-техническим -программам "Ротор", "Стройпрогресс" и "Строительство", по хозяйственным договорам с отдельными предприятиями . и организациями. Часть исследований проводилась по.совместным темаг тическш планам с институтами -УРАЙНЙИСТРОМ1РОЕКТ, ВНИИСТРОМ. другая 'часть по заданию СПбГАСУ - с ЛЕНЗНИИЭП, Ульяновским политехнически),? институтом, Ленинградским механическим институтом, Ленинградским 'институтом водного транспорта и другими организациями. • • -

Цель и задачи исследования- .

Цель диссертационной.работы заключалась в разработке научно-технических основ получения, керамического кирпича с улучшенными эксплуатационными свойствами при использовании побочных продуктов йромышленности.

Для выполнения поставленной цели в рйжэте необходимо было' решить следующие задачи-. Щ;'

1. Изучить ыехайизм формирования, коагуляционной структуры сыр ца при использовании побочных продуктов промышленности.

' 2,-Снизить формовочную влажность сырца с целью сокращения технологического цикла производства." u*r " ■

а Исследовать процессы,удаления влаги из керамического сырца при o6pa6ol\;e его в' вакуумё icait способе 'подготовки -к обжигу]

4. Определить параметры вибрационного и электроосмотического воздействий при пластическом Формовании кирпича с целью дальнейшего снижения его формовочной влажности. '

5. "Исследовать абразивность керамических масс различного сос- . тава и влажности с использованием побочных продуктов промышленности. 1 '

6. Провести опытно-прошшленную апробацию результатов лабораторных исследований. Исследовать физико-механические свойства керамического кирпича, полученного' в заводских условиях. '

Метод исследований - комплексный, включающий физико-механические методы и рентгенофазовый метод с использованием ЭВМ. .

4

Научная новизна:

1. Изучены особенности механизма формирования макроструктуры / керамического сырца с использованием побочных продуктов промышленности. Усовершенствована методика расчета состава шихты, что позволило получить изделия высокого качества.

2. Исследовано влияние вибрации, электроосмоса на улучшение качественных характеристик сырца с использованием побочных продуктов промышленности, позволяющих значительно сократить технологический цикл производства кирпича.

3. Предложена обработка отформованного сырца в вакууме- взамен традиционной сушки.

4. Изучены физико-механические свойства сырца и обояенного _ камня, полученных при- пластическом формовании с'воздействиями вибрации и электроосмоса, а также после обработки сырца . в вакууме взамен сушки.

5. Исследовано влияние керамических масс на износ шнека лабо-.раторного пресса. Показано, что существенно^ влияние на абразивность маср оказывают- их влажность и размер зерен побочных продуктов ' промышленности. •

6. Установлено, что", управляя макроструктурой сырца, можно получить, кирпич высокого качества при сокращении времени производственного цикла. ' о

Получены .2 авторских, свидетельства на способ производства сте-ьовыл.керамических изделий и устройство для исследования реологи-ч^ьда све-йстг. керамических масс.

Практическое значение работы:

1. Опредеденц научно обоснованные критерии оценки технических свойств побочных продуктов промышленности, рекомендуемых в качестве сырья дЛя производства изделий грубой керамики. Исследованы 14 их видов,-а также глины 16 месторождений^

2. Новый метод расчета состава шихт позволил проектировать высокие заранее заданные эксплуатационные свойства кирпича.

; 3. Проведены промышленные испытания.разрабЬтанных шихт с ис-

поапосзняем побочннх продуктов " промышленности иа ряде предприя- • 1 тий: заводе им. Свердлова (С.-Петербург), завода М. 1 С г. Челябинск) г Дймотровградском КОМ (Ульяновская, область),, заводе "Псков-кирпич" иг других. Выпущенные изделия соответствовали ГОСТ, марочность их была выше, чем заводских. На Красковском опытном, заводе в результа-' те выпуска б опытных партий кирпича были отработаны технологические параметры технологии. Она была сдана межведомственной комиссии Мйнпромстройматериалов СССР, и рекомендована к широкому внедрении

4. Определены Параметры вибрационного и электроосмотического . воздействий при пластическом Формовании изделий о использованием побочных продуктов промышленности в лабораторных условиях. Опробо-

. ван экспериментальный мундштук с злектроосмотическим воздействием на АОЗТ НПО "Керамика". Установлено, что с использованием электроосмоса дополнительно снижается формовочная влажность на 1-2X, по-

..1

вышае'йя пластическая прочность сырца и снижается нагрузка на двигатель пресса'на 5-10%.

5. Разработаны документы: техническое задание на проектирова-, нйе завода производительностью 40 млн. шт. условного кирпича.а год

плас'тнчеЫгого формований- с использованием поточно-конвейерный линий со скоростными режимами сушки и обжига кирпича; рекомендации по подбору составов шихт и обработке-изделий в вакууме взамен традиционной сушки. , *

6. Эффективность' усовершенствованной* ехнологии:' производства строительного кирпича заключается в .?<"-!"йатении технологического цикла производства на 30% и более за счет снижения формовочной влажности сырца при использовании побочных продуктов промышленнос-

'' ти, вибрации и электроосмоса при Формовании, а также обработки ' сырца в вакууме« что приводит к йкон Х-Ьг энергоресурсов и природного глинистого сырья, а также решению экологических задач,'

Достоверность результатов подтверждается большим объемом экс-

периментов, обоснованностью методов исследований, выпуском опьггно-промыншеннцх партий кирпича и камней в' условиях;опытного и действующих производств. ;

Апробация райоты и публикации Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции в .г. Ташкенте (1985 г), IX Межреспубликанской конференции1 в ШИСТРОЙКЕРАШ-КЕ (1989 г.), У1 Республиканской конференции в г.'Таллинне (1687г.), научно-технических: конференциях ЮО "Стройиндустрия" и Ульяновского политехнического института (.1988 и 1ЯР1 гг.), всесоюзной научно-технической конференции в г. Белгороде (1991 г.)., всесоюзной . научно-технической конференции в г.Челябинске (1991 г.), 111 Между-, народном симпозиуме в С.-Петербурге (1-994 г.), ежегодных научно-/ технических конференциях СПбГАСУ (1984-1995 гг).

На защиту выносятся:, .

1. Результаты" экспериментальных исследований по управлению макроструктурой керамического сырца и выявленгао.'оптимальных соотношений компонентов шихт с использованием побочных продуктов промышленности. .... , :

. 8. Результаты исследований свойств сырца, полученного при пластическом формовании с использованием вибрации, электроосмоса, ПАК " 3. Способ производства керамических'изделий,_включающий подго-. товку сырца к обжигу в' вакууме взамен традиционной сушки.

А. Результаты промышленных экспериментов по выпуску опытных партий кирпича и камней на Красковском опытном заводе и действующих производствах. . .

"Объем и структура работы Диссертационная работа изломана йа 169 страницах машинописно- ' го тексте,,' состоит из.' введения,-5 глав,_ общих выводов, включает 33 таолгц к 15 рисунков, содержит список литература из 107 наи-муноьаьий, -а такжз'14 прилокений, в которых приведег? расчет рацио-млъг.х-о рааич! с;-тш! кирпича пластического формовании, акты о вы--иритшетвс партий кирпича к каплей, и техническое -лоэг'ггчрсжши»- зазода.

ОСНОВНОЕ, СОДЕРЖАНИЕ ЛИССЕРтАпИИ ~ "" ' '

Во введений обоснована актуальность теш, определены цель работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В пер в. И главе рассматриваемся роль кирпича в строительстве, его достоинства и недостатки как стенового материала, а также способы совершенствования технологии его производства. Показана актуальности испбльзования побочных продуктов промышленности в производстве' керамических материалов. .

4 Вопросам разработки и приготовления керашчесгая масс иссле- • дователи, особенно в 'последние годы, уделяют значительное внимание. • Следует отметить работы Баженова П. И. ,' Глибиной И. К , Зверева К Б., Мавлянова А. С., в которых показ'ана роль искусственной керамической шихты в формировании свойств промежуточного и конечного продуктов.

Работы Барского А. А., Дерягина Б. В., Самыгина а'Д. з области вваимной флокуляцки частиц различной крупности, Ребиндера П. А., Ничипоренко С. П. , Фадеевой а С. по структурообраэованию и реологии глинистых паст, БулгаковаП. . Комохова П. Г., Рыбьева И. А., Ахвер-. дова И. Е , Михайлова а В. 'в области формирования,структуры Ьтрои-тельных материалов залодили основы изучения'процессов Формирования 'коагуляционной структуры '-глиномасс, образующейся на первом зтапе^роизводствз. Тепловая обработка отформованного сырца не мо-^ жет. в Принципе изменить распределения частиц коагуляционной структуры. Оптимизация* этой структуры должна позволить получить более'качественные изделия в более короткие сроки.

' Во второй главе приведены характеристики материалов и методики исследований. При составлений керамических -шихт ис: Пользовались различные глины С16.глин различных месторождений и отходы углеобогащения ВорошиловградскойГ ЦОФ) как по химическому, минералогическому, гранулометрическому' ^ставам, так и по ' пластичности. В качестве грубозернистой со^Шляющей шихты применялись кварцевый песок и различные побочные продукты промышленности (14 проб различных производств и регионов).,

"- Соотношение объемов грубозернистого компонента и глиняного ' теста в керамической массе определялся!," по формуле

- Ут^Уп + ¿V е-А; (п

где \/г- искомый объем теста, см; М„ -объем теста, соответствующий ! объему межзерновых Пустот, - суммарная поверхность верен

грубозернистого компонента, см'/г; В - толщина ; пленки глиняного | теста, см; ({ - содержание грубозернистого компонента, г. •!

Массу готовили путем пербмешигания компонентов вручную в сфе- : рической чашке и двукратным!пропусканием ее через решетку- пресса с размером, отверстий.10 им. _ .

Формовали на лабораторном ленточном прессе' образцы размером 40x22x20 мм, контролировали "температуру.' бруса, нагрузку на двигатель пресса и давление формования в мундштуке пресса,

Плабтическую прочность сырца опред%-пяли .по методике ШЛО стеновых' и вяжущих материалов.

Массу при формовании подвергали дополнительным воздействиям: / вибрации и электроосмосу. ® формующей головке устанавливали воз-/ ■ дулщый вибратор и один из трех электродор. • / 1

После формования Часть образцов обрабатывали в вакууме в камере объемам 2 л.. соединенной с ресивером объемом -100 л. Сравнительные данные рйлучены при сушке образцов-близнецов в сушильном шкафу при температуре 10Б-110еС. ; • ■ \

Абразивность масс оценивали по потере массы шнеком, изготовленным из Ст.З. . : •.

Критическую влажность определяли по методу непрерывного замера воздушной усадки и потери влаги образцами при сушке.

Обжиг проводили в силитовой Печи. Контроль температуры вели с , помошыр платино-платийородиевой термопары и прибора ЭПП-09.

•Теплопроводность образцов определяли методом цилиндрического зонда, разработанного кафедрой физики СПбГАСУ.

Изучение фазовых переходов .кристаллических компонентов шихт, при их нагреве до 1000-1050 *_С, проводили в специальной высокотемпературной нагревательной камере с приставкой УВД-200 к дифракто-метр'у ДР0Н-05.-5азы идентифицировали по справочной литературе,'а также .с использованием ЭВМ по программе качественного анализа 'НПО '"Буревестник". ■

Из сырьевой смеси каждого состава формовали0 семь образ-цсв-близнепов.. Такое количество образцов позволило гарантировать получение новерительной оценки с надежностью 0,95 и точностью, равней квпдратичезкой ошибке.

г о о 1 .ъ с Я главе приведены исследования по полу-

чению керамического сырца,'оптимальной макроструктуры и-формованию изделий.'

Регулирование свойств■строительной керамики связано с изменением ее структуры. Под структурой глиномасс понимают пространственное. расположение|составляющих ее элементов. Представляется рациональным организовать структуру керамического ¡1амня в виде пространственной сетки из зерен грубозернистого компонента, склеенных глиняным тестом. (Причем крупнозернистая составляющая глин входит составной частью в этот каркас, ббоганоя соответствующие фракции.

При формовании- керамичесртс изделий в прессах происходит сжа-; тие массы со сдвигом.» Оптимальная влажности масс при исследовании их сжимаемости соответствует В/Г отношению,- равному 0,4. Отформованные в лаборатории образцы из масс -с' оптимальным содержанием грубозернистого компонента имели фррмовочную влажность в пределах 12-16%. Такой сырец имел, пластическую прочность 0,063 МПа.

Для повышения ¡пластической прочности , сырца былб использовано электроосмотическое воздействие °на массу; в процеЬсе формования. В этом эксперименте было опробовано.три различных вида электродов по способу подключения к источнику постоянного тока. Данные для двух-стержневого электрода представлены в табл. 1.

Как видим из таблицы, эффект электроосмотического воздействия составил 7,7-21,8%, т. е. на эту. величину было снижено потребление электроэнергии, а значит, и усилие формования. Разность влажности середины образца и его поверхности составила 0,4-1,76%. Пластическая прочность образцов возросла до 0,15-0,20 МПа. При других , электродах 'эффект электроосмоса составлял большую величину.. Па за-'воде НПО "Керамика" эффект электроосмотического воздействия составил 5-10%. ' '

При вибрационном воздействии в керамической массе происходят изменения, состоящие из двух неразрывно связанных процессов - упрочнения и разупрочнения водно-коллоиднь^структурньйс связей. Физико-механические характеристики обравпсйЛ'Ьтформованные на лабораторном прессе при вибрации головки пнеямовибратором, представлены в табл. 2.

Формовочная влажность образцов 'имела значения менее 12%, а • пластическая прочность - 0,25-0,29 Такой сырец можно укладывать в штабель на. обжиговую вагонетку,-ликвидируя передел - сушку.

Шнеко8ые прессы для. пластического" формования работают в нап-

" Таблица 1

Физико-механйчдские характеристики образцов на основе, кембрийской ¿"лины и ваграночного шлака '!. ■ •

.Состав'

Влажность,% В/Г- Электро- 1 Давле- НагруЕ - Эф-

---- -------- осмоо ние в ка на фe^

массы поверх- сере- —7" мунд- двига- %

ности дины и. В I. А/ штуке, тель

образца обраэ- 'т . iipeocc •

ца А •

13.2 - 0„Б ' . / о;53: 130

13,0 11.24 • 25 0,70 0,38 120 7,7

• 30 0.85 0,34 120 i,4>

35. 0.'90 0,30 118 е,2у

* 40 1.05 0,29- 114 12,2

1 •• 45. 1.10 0,27 . 108 17,0

' Г. 50 1.20 0,25 105 19,2

' ,

12,64 . 0.5 «а. 0.62 . 140

| X 12,35 11.18 25 ;0,70 0,41. 130 7,0

1 35 1,00 0,33 120.. 14,3

. V- 45 1.20 0.27 115 18,0

к ■■ 55 1.32 9.рг 110' 21,4

Шлак - * 60.44. глиняное" тесто-; 39, (ЗХ '

-Шлак -'63%, глиняное тео-то'- 37%

• ' . • •". /. . -Таблица 2

Физико-механические характериртики образцов на основе миасской глины и ваграночного шлака, отформованных на лабораторном прессе о использованием вибрации ' ::

■ 'Состав масо В/Г ФорУовоч- Пласти- Нагрузка ',

• >ная влаж- ческая • на двига- -

• / • ность, Z прочность тель.пресса,

/ сырца, А

1 • 2/ ' 3 : 4 • . 6

Шлак - 72Х, глиняное 0,6 10,82 - '' > 250

■Окончание табл. 2

" . • ; 1 I , 2 ' 3 : • 4 ' 5

1 зс^о - 28% без-дрбав-

¡1 С-3 ,'

э гэ с добавкой 0-3

количестве б,1%| \ 0Г.5 10,80 0,29 . '-230-250'

Э »1«^? С>?*з 0 0.7 11,69 0,27

э г-э с добавкой' СгЗ '■ •

кол!!честве 0,1%- 0,7 ,11,75 • 0,25 200-230

лак'- 682, глиняное

есто - 38% бездобав-

и С-3 0,5 12,25 0,17 170-180.

о ав' ■ ' ■ 0.7 13,62 0,15 140-150

лак - 52%,. глиняное О ' \

есто - 48% без добйв- '* V

и С:3 ' 0,4 ■13'.30 0,14 ■ 140-150

1лак - 42%, -глиняное

ест9 - 58% без до-

авки С-3 0,38 16,41 0,12 120-130

. :-• _ Таблица 3 .

• . АЗразивность масс ¡га основе кембрийской глт.ы и ваграночного шлака "

Состав массы Аормовоч- ' Штерн массы Нагрузка на Давлевйе нал влаА- шнеком, г двигатель в мунд-ностьД \ пресса, А штуке, КПа

1

\ггапа - 100.1

?лина - 37%, мак -631*

2

20.0 13.1 16,'2

12,6 12,2-

3

3 ¡Г

4

• 7

4

50-60 90-100 170-190

100-110, 140-150

5* ,

0,5-0,8 0,5-1,0 7,-5-8,0

■1,0.4,2 • 8,3-8,8

Окончание табл. 3

1." 2 3 , 1А 5 0

Глина - 70%, шлак - 30%" •f' 17,2 1 л" 50-60 0,5-1,0

Глина - 70%, песок морской "30% 17,3 - 4 '. 1 50-60 ' • . 0,5-0,9

ряженном режиме. При этом происходит износ их рабочих органов, изнашивание металла массой определяется ее физико-механическим свойством, называемым абразивностыо ( -табл. 3). ,

Как видим из таблицы, простое снижение-влажности в пределах' одногр состава приводит к значительному росту нагрузки на двигатель пресса и давления формования, а следовательно,vjk износу материала шнека; Показано. что замена песка ваграночным шлаком не приводит к росту абразивности. Расчетный' состав, .'массы с влажностью .12,6% приводил к такому же износу шнека, как и состац, с песком.

В четвертой главе приведен анализ данных, полученных' при сушке сырца и формировании эксплуатационных характеристик изделий.

Интенс^ность сушки керамических изделий пластического формования можно рассматривать как скорость, обусловленную параметрами, теплоносителя, типом сушилки и т. д., и как максимально допускаемую скорость сушки, обусловленную структурно-механическими свойствами изделия, его размерами, и т.д. По методу А. Ф. Чйжского .был рассчитан рациональный режим сушки, основанный на связи между чувствительностью шихт к "сушке и приведенной максимально'допускаемой. интенсивностью сушки изделий. Срок сушки составил 6 ч.

На Красковском опытном заводе были отформованы две опытные' партии/кирпича на основе бескудниковской глины и топливного, шлака следующих составов: глина- Б3%, шлак - 47% nffli формовочной влажности 11,82; и глина - 4Й%,' шлак - -57% при формовочной влаж-йости. 12,7%. Кирпич сушили в щелевой прямоточно-противоточной сушилке конструкции ВНИЙСТРОМ. Влагоотдача кирпича представлена на рис. 1. Через 3 ч сушки остаточная влажность кирпича составляла соог

сушилке в течение 6 ч:' . > * ' /

1 - кирпич состава: глина бесгсудниковская - 63%, шлак - 47%;

2 - кирпич состава; глина бескудниковская - 43Х,/илак- 57%; 3,4 .-^температура сухого и мокрого термометров

ветственно 2,14 и 2,92% при воздушной усадке 3,5 и 3,16%.

При конвективной сушке изделий движение влаги практически '' обусловлено градиентами'влажности и температуры ( по уравнению ыасссшереноса А. а Лыкова). -Более быстрому прогреву середины сырца способствовал каркас из грубозернистого компонента Увеличению скорости сушки способствовали больший градиент влажности глиняного тёс* та и лучшая влагопроводность разработанных"масс. ", '' Рассматривая вакуумирование как способ снижения влагосодер-жания в свете основного эакона переноса влаги ( третий член урав-.-нешга А.Елгава), шяго полагать; что тем самым будут полнее использоваться физические процессы для удаления влаги из сырца по сравнеийю с конвективной сушкой. Отфоршванные на лабораторном, прессе образцы перед обжигом подвергали обработке в вакуут при остаточном давлении 9,33-0,01 кПа и температуре 30-80*0 в течение 0;083-0,25 ч. Результаты исследований Представлены в табл.4.

Грубозернистый й компонент

ЛгнточныД пресс Вакуум: камера Обжиг .

Склад готовой продукции

Рис. 2. Схема производства керамических стеновых • изделий с обработкой сырца в вакууме

«Зля сравнения параллельно обжигали образцы, выс$^енные на' воздухе. Влажность сырца госле подогрева при различной температуре

снижается на 2,06-3,762. Пластическая прочность возрастает до вна-

•<» - - -

"Таблица" 4

Физико-ьЗханические характеристики образцов, подготовленных к обжигу'в вакуума

йоршеоч-ная влажность ,% После обра влажность, X \ -1 Дотки влагоотдача, *. ______ Параметры' подготовки в вакууме Пластическая прочность сырца, шь

давле- ггип ^ ТГръ темпера- пита • 0 время, ч '

12,6 . - 101,3 106 0,063

12,6 ° 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 10,54 10,47 10,29 10,2110,20 ■ 9,82 2,06. 2,13. 2,31 2.39 2.40 2,60 9,33 ] 9,33 1 9,33 ! 5,33 ; б,зз : 5,33 30 50 , ¡80" эо . 50 . 50 0,25 0,166 0,083 0,25 0,1613 0,033 0,20. 0,21 1 0,21 ' 0,21 0,57 0,27

12, р 12,6 12,6 10,10 9,98 9,85 2,-БО 2,62 3,25 ■ 2,67* 2,67 '2,37 30 ' 50 80 0,25 0,166, 0,083 . 0.23 0,28 0,27

12.5 12.6 12,6 9,46 9,30 Й.1Б 3,14 а3,30 3,45 1,33 1,33 : ^ 30 50 • 80 0,25 0.166 0,083 ' 0,27' 0,33 0,32 '

12,'6 12,6 12,'6 9.02 9,00 8,84 ^ 3,58 3,60 3,76 ; 0,01 0,01 • 0,01 30 50 80 °0,25 0,166 .0,083 •0,23 ' 0,36 0,35

чеиий.-.0,20-0,35 ЫПа после обработки в вакуума по сравнению о величиной' пластической прочности, равной .0,063 Ша, для свеяеотформо-ванных образцов. .Этот способ производства изделий защищен а. с. N 1763420; по которому Предлагается следующая технологическая схема (рис.2). ' •

... Главнейшие свойства керамических материалов, такие как. прочность, морозостойкость, плотность й др., формируются в процессе

обжига.. По методу В. В. Зверева было исследовано влияние побочных продуктов промышленности на температур»' спекания шихт. Показано, что доменный и ваграночный шлаки, снижают эту температуру на .16-36 и 25-65 *С соответственно по сравнению с температурой спекания чистых глин. В результате образцы с расчетным содержанием грубозернистого компонента, обожженные при разных температурах, имели 'про^-' ность 'при сжатии на 5,0-10,0 КШа выше прочности образцов из чис-' тЫх глин. .' • .

\ Теплопроводность образцов при различном содержании грубозернистого компонента изменялась от 0,26 до 0,70 Вг/м-К, причем меньшие значения теплопроводности имели образцы с большей межзерновой пустотностью грубозернистого компонента и пористостью их зерен.

Высокотемпературными рентгенофазовыми исследованиями »шихты, , содержащей северокруглянскую глину и доменный шлак ЧМЗ, выявлено, Нто -до 750*С изменений кристаллических фаз не зафиксировано. При ' (температурах 800-'900*С наблюдали появление шпинелевидных широких .линий.в диапазоне 2,0-1,8 и 1,6-1,5 А,, а - также кристаллизацию ме-лелита из доменного, шлака. Наиболее, активное взаимодействие компо- ' нентов'шлака и глины фиксируется при температуре 1000*0 и выше.

Впятойгла^ве представлены результаты, полученные в ходе экспериментов в заводских условиях.

\' • На ряде действующих производств (гг. Ленинград, Челябинск, , Псков", Димитровград) были выпущены опытные партии Кирпича и камней. Общее их количество было 850 тыс. шт. условного- кирпича. Влажность при формовании составляла 18,0-15,5%, что было ниже влажности заводских составов. Остаточная влажность опытного кирпи^ находилась в пределах 2,2-0,15%, прочность при сжатии \- 10,6^13,8 МПа, а морозостойкость - 15-50 циклов.

На Красковском опытном з'аводй были выпущены опытные' партии кирпича1 и .камней при формовочной влажности 11,8-17,0%. Данные представ- лены в табл. 5. Изделия соответствовали требованиям ГОСТ 530-9!^, а прочность п?л сжатии изменялась в пределах 10...30 Ш1а. Кинетика влагоотдачи свидетельствует о возможности снижения продолжитель-

* ности• сушки не менее, чем на 30%. Межведомственная комиссия Ыинис- .. терства промышленности строительных материалов СССР приняла разра-ботечную технологию и рекомендовала ее к внедрению кирпичных

• заводах. ..-..:•

Расчет материальных и энергетических затрат по, результатам

Фгоико-мехашгчесуне характеристики кирпича и камней' опытных партий

Состав масс Вид изделий Формовочная влажность, % Усадка Средняя плотность, . кг/м3 Водо-погдо- щенпе, % Предел прочности, МПа Морозо-стой-коегь, цикл

воздушная, % общая, % при изгиЗг - при сжатии

Гглг.ча рсьдпнсхая - 44%. шлак ваграночный - 56% Кирпич с 18 пустотгщг 15,5 4,2 6,3 1650 8,10 5,07 11,30 «

Камнр с 13 пустотами ' .15,5 4,2 6,3 1630 8,60 . 10.84 , -

Пшна ревдняская - 56%, шла* ваграночный - 44% Киршгч с 32 отверстиями 17,15 4,5 7,0 1670 7,10 1,98-1,84 11,75 • -

Камни с 7 пустот аш! 17,0 - ' 4,5 7,0 1740 7,60 14,50

Камин с 18 пустотами '. 17,0 4,5 7,0 1730 7,60 - 13,89

Пшпа бескудниковская - 55%, гсшизпыл шлак - 45% Кирши с 21 пустотой 14,2 2,6 4,5 1440 9,9 2,62 • 14,22 50

Кирпич с 32 пустот амл 14,2 2,6 4,5 • 1490 - 9Д - • 3,43 ' ' 21,73. , 50 -

Гшша осекудтлсокская - 45%, тоии:"1)Ный'ылак - 55е/;. Киршгч с 21 пустотой 12,7 2,1 5,0 1450 :-ю,з 1,93 10,92 50

Киргич с 32 пустотами .. 12,7 2,1 5,0 1430 10,2 2,2« . 11,95 50

Отходы углесбогащения-59%, шлак ваграночный - 4! % Кирпич с 32 пустотами 13,0 3,4 6,5 • 1440 12,20 5,36 21,50 50

Кирпич с 8 пустбтакп 12,0 2,1 4,5 1670 " 8,8 8,30 33,3 50

Глина бескудниковская - 4753%, топливенп шпа1с-53-47% Кирпич с 32 nyCTCTa.Mii 11.8 2,5 4,0 1400 9,4 2,75 13,45. 50

12,7 3,5 4,5 1500 10,4 2,88 14,50.

выпуска опытных партий кирпича(и камней показал, что .снижение до- , бычи и транспортировки глины' по Ди*итровградскому КОМ, заводу' "Псков-кирпич" и Челябинскому' кирпичному заводу N 1 составит 9300^15800 т, .экономия топлива! - 76,8-218 т в год.

1 i ■ '. ■ •

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ ■ '

1. Разработаны научно-технические основы получения керамического кирпича с широким использованием побочных продуктов промыл.» ленности, включающие управление формированием коагуляционной структуры сырца. Показано, что макроструктуру керамического камня следует организовывать в виде пространственной сетки из грубозернистого компонента (побочных продуктов промышленности), составляющие части которого обмазаны глиняным тестом. Поскольку керамическая масса состоит из различных по размеру частиц, то мелкие фракции с

'• пленкой глиняного' теста создают: кольцо контакта между крупными ^астицами. Для глиняного теста и масс установлено оптимальное В/Г, равное 0,4, при сжатии их в процессе пластического формования на ленточном прессе. Увеличение этого отношения на величину..0,1 соответствует возрастанию объ§ма глиняного теста bjмассе на 10%. Установлено, что экономически не выгодно фракционирование грубозернистого компонента, а целесообразно использовать его непрерывной гранулометрии при максимальной крупности 1¿5. WM^ В кйчестфэ второй фракции используется крупнозернистая составляющая глин.

2.Формовочная влажность образцов из , шихт, рассчитанных по " предложенной методике, в лабораторных условиях была сажена на 6-8% по сравнению с ваводЬкими составами. Влажность; кирпича опытных партий составляла 11,8-18%.

3. Разработанный способ производства кирпича при обработке сырца в вакууме вместо сушки позволяет снизить его влажность на .2,0-3,76%. При этом его пластическая прочность возрастает до 0¿21-0,29 МПа.. ( . '

.4. Эффект электроосмотического воздействия при пластическом ^формовании составил 7,7-23,3%, при этом влажность середины образца снижается на 0,5-1,5% по сравнению с влажностью его поверхности. Установлены оптимальные параметры.вибрационного воздействия при" формовании на ленточном, прессе : частота - 40-70 Гц, амплитуда -0,1-0,2 мм. В лабораторных условиях получен сырец с влажностью 10-

11% при формовайии на ленточном прессе с вибрацией головки. Его пластическая прочность составил^ 0,25-0,30 МПа. Такой сырец можно укладывать в штабель ;на обжиговую вагонетку, тем самым ликвидируя передел - сушку. Однако необходимо отменить, что эти технологические приемы требуют существенной доработки.

5. Абразивность шихт возрастает при снижении их влажности в пределах одного состава,'а при равной влажности - при увеличении

" размера грубозернистого компонента. '

6. ГЬлучэн кирпич, высушенный в адебрздпэй целевой суш®» в течение б и 8 ч. Вздужено более 10 опытных парткй кирпича и камней в заводских условиях.- •• | ' - !

7? В производственных условиях полурн кирпич с формовочной влажностью на 1-4% ниже заводского. Нагрузку на двигатель пресса при формовании опытного кирпича была нищ нагрузки при фэрчовании заводского кирпича- на 40-50 Aj усадка кирпича опытных партий была ' также ниже, как и срок сушки, а механичеркая прочность выше как минимум на 1 : иарку. Расчет материальных и'.энергетических затрат по 1 результатам выпуска опытных партий кирпича и камкой покай&г,' что снижние добычи и транспортировки глины по Димитровградскому KChi, заводу "Псков-кирпич" и Челябинскому кирпичному заводу N 1 составит 9300-15800 т, экономия топлива - 76,8-210 т в год.

, Основные лоложния диссертации изложены в следующих работах:

Л ^

1. Нестеренко В. Е , Кравченко C.B., Дементьев В. Г. Поровая-структура керамического конгломерата, подготовленного к обжигу '/Теория, ппаизводство и применение искусственных строительных конгломератов в водохозяйственном строительстве^-Ташкент, 1985,-С. ¿59-270. -.(Материалы всесога. научн. -техн. конференции). .

2. йэстеренко В. В. , Дементьев Е.Г., Кравченко; с. Е Ооровая структура сырца, подготовленного к обжигу//Строительные материалы нэ яопутннх'продуктов промышленности. гЛ. , 1985.-С. 27-32.

?. Кравченко С. В. , Зверев В. Б. Комплексное использование побоч-- них предпрошилекности при производстве стеновой керамики //Строительные сериалы кз пояутшг? продуктов промышленности.-Л., 1^88.-0.15-19.

• ' ' 4.В&0КН А; II, ГлкОина й. R , Киавченка С. В. Производство кирпича с ксяользоваккзм шегаего сырья;/Испольаоз&чке' вторичных росур--

сов и местных материалов в сельрком строительстве.-Челябинск, 1991; С 63-54.-(Материалы всесоюз. нау*ш.-техк?конференции).

5. Глибина И. R , Зверев а Б., Кравченко 0. а . Загуляев Е. Б. Прогрессивные способы производства керамических изделий с использованием побочных продуктов промышленности//Использование резервов экономии топливно-энергетических и сырьевых'ресурсов в повышении ' качества строительны^ материалов и конструкций.-JL .1988.-С. 64-67.-(Материалы научн.-техн. конференции). •

\ 6. Глибина И. а , Кравченко С. а , Дементьев Е. Г. Роль автоклавной обработки в производстве керамических изделий//Долговечность строительных конструкций.-ТаЛлинн, 1987. -С. 213-214. -(Тезисы VI Республиканской конференции).

7. Кравченко С. а , Васин А. П.. Дементьев Е. Г. Производило керамического кирпича с сокращенным производственным циклом//23-я

. мджвуз. конф; - Ульяновск, 1989.-С. 21-22.

8. Макаров А. А. , Дементьев Е. Г.. Кравченко С. а Утилизация гальванических-шпамов в производстве керамического кирпича //Фундамен-1 тальные исследования и'новые технологии в строительном материаловедении: Ч.'Физико-химические проблемы материаловедения и,новые технологии. ^Белгород; ,1991. -С. 92-9а -(Всесоюз. научн. техн. конференция)!

9. Васин А. П.', Кравченко С. а Перспективы внедрения скоростных' режимов сушки и обжига:кирпича//Строительные материалы из попутных-

\ продуктов промышленности.-Л.,. 1990.'-С. 5-9.'.• .1- ''. $

10. Дементьев Е. Г., Макаров А. А., Кравченко С. а Опыт использования попутных продуктов промышленности-• й производстве стеновой'' керамики//Реконструкция Санкт-Штербург-2005'. -СШ. ,1994. -f . 211-215. (Материалы 3-го международн.симпозиума):' \

П.Кравченко С.а Перспективная технология кирцича// Реконструкция, Санкт-Петербург -' 200ё. -СПб., 1994.'-С. 171-175.-(Материалы 3-го международн.симпозиума).

12. А: с. 1763420 СССР, МКИ С 04 В 33/02; "33/30, 33/32. Способ изготовления* строительной керамики/ БЬженов• VLÍL-, Глибина И.:а, Васин А. П. , Кравченко С. а , ЗагуляеЬ К. Б. - Опубп. Бш. N 35.

« . 13. А. с. 1755116 СССР, МКИ G 01 К 11/10. Устройство для исследования реологических свойств керамических масс/Боженов П. И., Глибина 'А. а , Загуляев Е. Б., Кравченко С. а , Митев КХ Н. Опубл. Бюл.* N 30.