автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Улучшение качества керамического кирпича из глинистого сырья Египта

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН р Г б (^Р^СК*51 ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ

АКАДЕМИЯ

1 8 МАР 18ь-й

На правах рукописи УДК.691.421-431(61)

Мохамед Мохамэд Эль-Ван

УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА ИЗ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ ЕГИПТА

05.23.05. Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АЛМАТЫ - 1996

Работа выполнена в Казахской государственной архитектурно-строительной академии (КазГАСА г.Алматы).

Научный руководитель - доктор технических наук,профессор

Сайбулатов С.Ж.

Научный консультант - кандидат технических наук

Березовская Т.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,заслуженный деятель науки Республики Узбекистан.Академик Международной инженерной академии, профессор Касимов И.К.; - кандидат технических наук, профессор академии Ерыекбаева Р.Б.

Ведущее предприятие - Алматинский научно-исследовательский и проектный институт строительных материалов "НИИСтромпроект".

Защита состоится " I в " Ма^я 1996г. в /£[5 час на заседании специализированного Совета Д 14.03.01 в Казахской государственной архитектурно-строительной академии по адресу : 480043, ул. К. Рыскулбекова,28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахской государственной архитектурно-строительной академии.

Отзывы и замечания на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 480043, г.Алматы, ул. К.Рыскулбекова,28,КазГАСА,специализированный Совет.

Автореферат разослан " 14 " _1996 г.

Ученный секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук,доцент

м

К.С. Шинтемиров

- о ~

Общая характеристика работы

Актуальность. Повышение качества продукции, экономное и рациональное использование материальных и топливно-энергетических ресурсов, восполнение дефицита глинистого сырья остается одной из главных задач промышленности строительных материалов Республики Египет.

Курс правительства Египта на интенсивное капитальное строительство и затопление больших площадей при возведении Асуанской плотины привело к сокращению запассз глинистого сырья (в частности, глины месторождения Асуанли) и поставило перед отраслью задачу поиска новых кондиционных видов сырья, пригодных для производства строительной керамики. Так, действующий з г.Асуан керамический завод работает на шихте из глины Асуанли, имеющей ограниченные запасы и малопригодной в чистом виде в керамическом производстве: кирпич характеризуется низким качеством (М 75).

В то же время вблизи завода разработаны, но не вовлечены в производство вследствие малой пластичности новые месторождения глин Абусепера и Зль-Эсела, имекшще достаточные запасы .

Улучшение качества кирпича за счет оптимизации состава шихты и разработка технологических параметров его производства предопределило актуальность выбранной темы.

Цельи настоящей работы является установление особенностей свойств глинистых пород перспективных месторождений Республики Египет, научно-обоснованная оценка их в качестве керамического сырья и разработка технологических параметров получения керамического кирпича, отвечающего требованиям ГОСТ 530-80 "Кирпич и камни керамические. Технические условия" за счет оптимизации состава композиционной шихты и интенсификации процессов новообразований путем взаимоусиливающего влияния минеральных составляющих

глин различного состава.

В соответствии с целью работы поставлены следующие задачи:

- оценка пригодности глинистых пород перспективных месторождений Абусепера и Эль-Эсела в качестве сырья для производства керамического кирпича;

- оптимизация состава композиционной керамической шихты из глинистого сырья Египта и разработка технологических параметров получения керамического кирпича на основании исследований структурно-реологических и термических свойств, а также тепломассообмен-ных характеристик при сушке и обжиге керамического кирпича;

- исследование фазового состава и микроструктуры глинистого сырья с установлением особенностей фазовых превращений и структу-рообразования в керамическом кирпиче из композиционной шихты оптимального состава;

- изучение эксплуатационных свойств керамического кирпича, полученного в полупромышленных условиях;

- разработка технологических регламентов и рекомендаций по производству керамического кирпича из глинистых пород Египта.

Научная новизна. По результатам комплексных физико-химических и технологических исследований глинистого сырья месторождений Республики Египет разработана научная основа возможности получения керамического кирпича высокого качества за счет оптимизации состава композиционной шихты и разработки рациональных технологических параметров при пластическом способе формования изделий (полученный кирпич при сравнительно низкой плотности 1561 кг/м3 характеризуется маркой 125; на действующем заводе в г.Асуан выпускается кирпич средней плотностью 1610 кг/м3 и маркой 75), а именно

- установлены закономерности изменения физико-механических свойств керамического кирпича в зависимости от качественного сос-

тава глин Египта и их содержания в шихте;

- оптимизированы составы и структурно-реологические свойства формовочных масс, обеспечивающие бездефектное пластическое формование кирпича-сырца за счет регулирования процессов структурооб-разования в дисперсной системе из глинистого сырья месторождений Асуанли, Абусепера, Эль-Эсела;

- разработаны рациональные режимы сушки и обжига керамического кирпича из предложенного состава шихты на основании исследования процессов тепломассообмена при термообработке;

- установлено, что в керамической штате оптимального состава (Асуанли - 44 %, Абусепера - 40 % и Эль-Эсела - 16 %) за счет взаимоусиливаощего влияния минеральных составляющих исходных глин значительно усиливается муллитообразование, при этом совершенствуется форма кристаллов муллита, происходит более равномерное распределение гематита по объему черепка, оптимизируется количество стеклофазы, улучшается микропористая структура материала;

- выявлена особенность структуросбразования в керамическом материале из оптимального состава шихты, обусловленная тем, что более выраженная, высокоупорядоченная кристаллическая структура глин Абусепера и Эль-Эсела способствует снижению температуры появления муллита в керамическом черепке на 70...100 °С, а уменьшение содержания щелочных оксидов до 0,66 % снижает температуру появления кристобалита.

Установленные оптимальный состав, технологические параметры и особенности фазовых превращений в зависимости от состава шихты позволили получить керамический кирпич, отвечающий требованиям ГОСТ 530-80, и снизить температуру его обжига з среднем на 50 °С.

Практическая ценность заключается в разработке технологич-ческих параметров получения керамического кирпича из глинистого

сырья Египта пластическим способом формования. Комплексное использование глин Египта и их оптимальное содержание в керамической шихте, а также предложенные в работе рациональные способы обработки, режимы сушки и обжига позволяют интенсифицировать образование муллита в значительно большей степени, чем в отдельности из каждой глины и получать керамический стеновой материал, отвечающий требованиям отраслевого стандарта.

Реализация результатов. Разработанные оптимальные составы шихты из глинистого сырья Египта и технологические регламенты по производству керамического кирпича рекомендованы для корректировки технологии действующих, проектирования и строительства новых кирпичных заводов в Республике Египет на базе местного глинистого сырья.

Апробапия работы. Результаты исследований доложены на международном симпозиуме "Современные способы производства в промышленности строительных материалов" (Германия, 1995 г.) и научно-практической конференции "Прогрессивные строительные материалы и их технология" (КазГАСА,1994 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5-ти статьях в журнале "Комплексное использование минерального сырья", в сборнике " Комплексное использование минерального сырья для производства строительных материалов" и депонирована в КазГОС-ЙНТИ.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 122 наименований и изложена на 135 страницах машинописного текста, включая 33 рисунка и 22 таблицы.

Содержание работы

Состояние вопроса. Фундаментальными научными исследованиями,

выполненными учеными СНГ и зарубежных стран, разработаны физико-химические основы процесса получения строительной керамики и показано, что одним из эффективных способов воздействия на структуру и свойства получаемых материалов является оптимизация составов и технологических параметров их производства.

Исследованные глинистые породы Республики Египет отличаются по гранулометрическому составу, что обусловило различие их по пластичности, чувствительности к сушке, структурообразованию в процессе обжига и определило непригодность в отдельности в качестве сырьевого материала в производстве керамического кирпича.

Поэтому, в основу диссертации положена рабочая гипотеза, согласно которой оптимизацию состава композиционной шихты из глинистых пород различного состава и технологических параметров производства керамического кирпича можно осуществить путем установления закономерностей протекания физико-химических процессов на стадии механической и термической обработки и их влияния на структуру и свойства готовых изделий.

Сырьевые материалы. В качестве исходных материалов приняты глинистые породы действующего (Асуанли) и перспективных (Абусепе-ра и Эль-Эсела) месторождений Египта. Химический состав глинистого сырья приведен в табл.1. По минералогическому составу глины в основном представлены каолинитом (58...70 %) и кзарцем (23... 34 X). В глинах Абусепера и Асуанли присутствует иллит (5...10 %), а в глине Асуанли также гематит (до 9 %).

По гранулометрическому составу глины Асуанли и Абусепера относятся к низкодисперсным, а глина Эль-Эсела - грубодисперсным материалам. По огнеупорности глины Абусепера и Эль-Эсела классифицируются как тугоплавкое (1420.. .1580 сС), а глина Асуанли-как легкоплавкое глинистое сырье (1320 °С). По пластичности глина

Таблица 1

Химический состав глин Египта

1 |Месторожде-|ния глин |Египта i ....... т Содержание оксидов Д |

■ i i i i i i i i i 1 S102 |Ali02|Ti02|Fe203 СаО| MgO| K20|Na20| Р205| ППП |сумма |

1 |Асуанли i 11............1 1 1 1 1 1 i i i i 55,06124,9611,8816,8710,5110,4911,6010,0810,84 |10,Й4|100,08| I I 1 1 1 I 1 1 1 1 1

1 |Абусепера i .....1 1)11111 1 1 1 67,67|20,59|2,00|1,40|0,08|0,14|0,88|- |0,0S6| V,98|100,16| 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 |Эль-Эсела 1 1 lili 1 Б4,07|Э0,18|Й,98|1,26|0,15|0,07|0,08|- 0,06 |11,39|100,£4| i i i i i i i i i i i

Асуанли относится к группе соеднепластичного, а глины Абусепера и Эль-Зсела - к группе малопластичного глинистого сырья.

Оптимизация составов композиционных шихт из глин Египта с использованием методов математического моделирования. В процессе исследования симплекс-решетчатым методом планирования экспериментов изучены диаграммы "прочность-состав","плотность-состав". Ап-роксимирующей функцией выбран полином второй степени. В результате обработки экспериментальных данных получены уравнения, адекватно описывающие технологический процесс. В качестве критерия оптимальности принята прочность при сжатии не менее 12,5 МПа. Выявлено, что достаточные прочностные характеристики для керамических материалов из исследуемого глинистого сырья Египта достигаются для двух композиций при следующем содержании компонентов шихты,% :

Исследование технологических процессов получения керамических материалов из глинистого сырья Египта. Установлено влияние глин на структурно-реологические свойства керамических масс. Глины Эль-Эсела и Абусепера по характеру развития в них деформаций относятся к нулевому структурно-механическому типу, что указывает на их плохую формуемость. Глина Асуанли характеризуется преобладающим развитием пластических деформаций, что может привести к свилеобразованию в процессе формования и, как следствие, треаино-образованию. Оптимальные параметры формования достигаются для композиционной шихты, содержащей 42...44 % глины Асуанли, 40...43 X глины Абусепера и 15...16 I глины Эль-Эсела. При этом эластич-

глина Асуанли глина Абурепера глина Эль-Эсела

I композиция II композиция

XI = 65...74 XI = 39...44 %

х2 = 10...19 Х2 = 40...45 %

х3 = 15...17 X; х3 = 15...18 %

ность системы составляет 0,55...О,5? , период истинной релаксации - 1982...2005 е., пластичность по Воларовичу - 0,43...0,45-10бс-1, оптимальная формовочная влажность - 19,7...20,5 показатель условной мощности имеет наименьшее значение (62,9...63,1 Вт), что свидетельствует о формовании масс с наименьшими энергозатратами. По соотношению пластической, быстрой и медленной эластических деформаций вышеприведенные составы шихты относятся ко второму структурно-механическому типу с преобладающим развитием медленной эластической деформации.

Изучение сушильных свойств проведено для образцов из составов .композиционной шихты, характеризующихся оптимальными формовочными параметрами. Установлено, что они малочувствительны к сушке, воздушная усадка составляет 4,5...4,6 %. Лучшими влагопро-водными свойствами (ат=2,2,10-4 м2/ч при № =20,5 %) характеризуются образцы состава: глина Асуанли - 44 %, глина Абусепера -40 глина Эль-Эсела -16 принятого в качестве оптимального по результатам комплексного исследования структурно-реологических и сушильных свойств.

Для этих образцов опытным путем установлены оптимальные параметры теплоносителя, приведенные в табл.2.

Таблица 2

Параметры теплоносителя на различных стадиях сушки опытных керамических образцов из глин Египта

1 | Влагосо-| держание, 1 % 1 1 | Параметры теплоносителя 1

1 |температура, °С скорость, м/с 1 1 |влажность,| ! % !

| 20,5...16 ! 30...45 2,0 | 85...75 |

| 16...10 | 45...60 2,0 ! 75...60 !

1 10...5 | ! 60...80 | 2,0 | 60...30 | 1

По полученным результатам принят режим сушки керамических материалов из глинистого сырья Египта, согласно которому начальная влажность сырца - 20,0...20,5 Z, скорость движения теплоносителя - 2,0 м/с, продолжительность процесса - 36 часов, максимальная температура сушки - 75...80 °С, относительная влажность теплоносителя в начале сушки - 75...85 Z, в конце сушки - 30...35 Z, остаточная влажность материала - 4...5 %.

Проверка принятого режима сушки в полупромышленных условиях показала, что кирпич - сырец характеризуется удовлетворительным внешним видом и сравнительно высокой сырцовой прочностью (Rc*=3,5 МПа).

Экспериментально установлено взаимное влияние глин Египта на тепломассообменные - процессы при обжиге керамических материалов. На дифференциальных кривых нагрева образцов наблюдаются три ярко выраженных эндоэффекта (рис.1) . Первый эндоэффект в интервале температур 150...350 °С можно объяснить удалением адсорбционной и межслоевой воды глинистой части: второй эндоэффект в пределах температур 500...750 °С обусловлен удалением конституционной воды, разрушением кристаллической решетки глинообразуюших минералов; третий эндоэффект в интервале температур - 900...1000 °С соответствует разложению карбонатов. Сложные фазовые превращения начинаются при температуре 550 °С. В этот момент потеря массы образцов объясняется наложением процессов удаления химически связанной воды, разложением карбонатов, аморфизацией глинистых веществ. В интервале температур 900... 1050 °С потеря массы прекращается за счет появления жидкой фазы и кристаллизации новообразований.

При сравнении дифференциальных кривых нагрева и потери массы исследуемых образцов следует отметить, что температурные интерва-

лы интенсивного массообмена лежат в пределах температур, где наблюдаются эндотермические эффекты.

Дифференциальные кривые нагрева (а) и кинетики обжига (б) керамических образцов оптимального состава из глин Египта

с£ 'Г

1-температура среды в печи; 2- разность температур между средой печи и поверхностью образца; 3 -разность температур между средой печи и центром образца; 4 и 5 - зависимость относительной массопотери и скорости массопотери от температуры среды в печи соответственно

Рис.1.

Полученные результаты согласуются с данными дилатометрических исследований: максимальное расширение образцов оптимального состава наблюдается до температуры 600 °С и составляет 57"Ю-5 град-1. В этот момент появляются первые эвтектические расплавы. В интервале температур 600...950 сС наблюдается усадка

Таблица 3

Режима обжига керамического кирпича ив глинистого сырья Египта

НАИМЕНОВАНИЕ Ед. изме- ИНТЕРВАЛ ТЕМПЕРАТУР , °0

Нагревание Выдержка Охлаждение

нил 20300 % % 788о 9?8ёо 1050 1050900 9Шо 5§8"

Допустимый перепад температур (АЕдопТ С° 100.. 100 90 50 50 - 40 50 90

Определяющий размер,(х) М 0.0487 0.0487 0.0487 0.0487 0.0487 0.0487 0.0487 0.0487 0.0487

Коэффициент темпе-ра^урпороБодности ^ Ю"" г/ч 16.34 10.626 8.17 9.66 10.625 9.66 11.80 12.50

Коэффициент формы, - 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

Допустимая СКОРОСТ! нагревания, (охлаждения) , (X) > ч 137.79 89.60 65.09 40.73 44.80 _ 32.58 49.75 94.87

Время нагревания ^охл^ж^ения)расчет- ч 2.03 3.35 1.54 4.91 3.35 2.83 4.60 8.04 4.74

Время обжига расчетное, (г) ч г.оз 5.38 6.92 11.83 15.18 18.01 22.61 30.65 35.39

Время нагревания ч 2 3 2 5 3 3 5 8 5

Время обжига проектное, (Т) ч 2 5 7 12 15 18 23 31 36

со

образца, а при 1000 °С коэффициент термического расширения характеризуется отрицательными значениями и составляет 68 "Ю"5 град-1. Особенностью образца оптимального состава является снижение температуры появления жидкой фазы .до 750 °С , что в среднем на 50 °С ниже по сравнению с базовым образцом.

По результатам, полученным при исследовании тепломассообмен-ных процессов, рассчитан рациональный режим обжига керамических материалов из глинистых пород Египта (табл.3), согласно которому максимальная температура обжига составляет 1050 °С, время выдержки - 3 ч, общая продолжительность обжига - 36 ч. Рекомендуемый режим обжига апробирован в промышленной туннельной печи АО "Мантра" с положительными результатами: полученный керамический кирпич характеризуется R^lS.e МПа, рср= =1561 кг/м3, W-17,6 X.

Исследование процессов минералообразования и структурно-фазовых превращений в керамическом кирпиче из глинистого сырья Египта. Выявлены структурные отличия исходных глин, заключающиеся в различной степени окристаллизованности, размерах и форме частиц, слагающих глины каолинитов :

- каолинит в глине Асуанли слабо окристаллизован,имеет наименьшую из трех каолинитов степень кристалличности,представлен преимущественно удлиненными частицами, обладает более совершенной спайностью между элементарными слоями, имеет тенденцию к хорошей диспергации в воде;

- каолинит в глине Абусепера более окристаллизован по сравнению с каолинитом в глине месторождения Асуанли, имеет более плотную упаковку микрочастиц, преимущественно в виде шестиугольных тонких пластин, обладает достаточной спайностью и тенденцией к диспергации в воде;

- каолинит в глине месторождения Эль-Зсела наиболее окрис-

таллизован, с высокой степенью кристалличности, представлен крупными, с четкими гранями шестиугольными плоскими и удлинеными частицами. Спайность слабая, поэтому этот тип каолинита слабо диспергирует в воде.

Исследование фазового состава и микроструктуры обожженных глин показало, что в результате термической обработки при оптимальной температуре происходит практически полное разрушение структуры глинистых минералов - каолинита и иллита. Без изменений сохраняется кварцевая составляющая глин и гематит в глине Асуанли (табл.4).

Таблица 4

Параметры кристаллических фаз в глинах и в обоазце оптимального состава , обожженных при 1050

Состав шихты, % Основные дифракционные максимумы, А°

кварц шпинель Т-глино-зем муллит кристо-балит гематит

Глина Асуанли-100 4.26 3.34 1.81 3.502 3.24 . 1.88 2.38 3.41 — 3.67 2.70 2.509

Глина Абусепера 100 4.26 3.34 1.81 3.51 3.24 1.88 —

Глина Эль-Эсела 100 4.26 3.34 1.81 3.504 3.245 1.882 2.38 — —

Асуанли - 44 Абусепера-40 Эль-Эсела-16 4.26 3.34 1.81 3.514 3.247 1.888 5.372 3.401 2.695 4.080 3.66 2.69 2.506

В обожженных • образцах из глины Асуанли в результате дегидратации каолинита образуется метакаолинит, сохраняющий остаточную структуру каолинита. В дальнейшем наблюдается уплотнение матрицы в результате слияния нескольких кристаллов каолинита, формирование в начале Т-А12О3 шпинельного типа, затем

его перекристаллизация в а-А120з при одновременном обогащении расплава алюминатной составляющей и кристаллизацией игловидных кристаллов муллита в присутствии жидкой фазы. Железистая фаза присутствует в виде гематита а - РегОз и на процессы минералооб-разования существенного влияния не оказывает.

Исследование микроструктуры обожженных образцов из глины Абусепера показало, что для нее характерно наличие шпинели типа АЦ51з01з, которая присутствует в виде мелких кубических кристаллов. В исследуемых образцах наблюдаются также аморфные спутанно-волокнистые муллитоподобные образования, сформированные без участия жидкой фазы. Для обожженных образцов из глинистого сырья Ель-Зсела характерна наибольшая степень кристалличности каолинитов. В них отмечается значительное количество т-глинозема и подтверждается формирование наибольшего количества алюмосиликатной шпинели в присутствии оксида титана, частично изоморфно входящего в структуру каолинита. В микроструктуре обожженных образцов из глинистого сырья Эль-Эсела кристаллы муллита проявляются более четко, чем в других глинах, имеют определенный габитус, однако их количество незначительно и на рентгенограмме дифракционные максимумы муллита не проявляются. Некоторое увеличение количества стеклофазы в этих образцах, по сравнению с образцами из другого глинистого сырья, указывает на то, что процесс муллитообразования протекает с участием жидкой фазы.

Существенной особенностью процессов минералообразования в образцах оптимального состава из композиционной шихты после обжига в отличие от обожженных образцов из глин Египта в отдельности является проявление дополнительных дифракционных максимумов ((3=5,37;3,40;2,88; 1,52 А°), соответствующих муллиту, и их интенсивность в несколько раз больше интенсивности максимумов муллита

в глине Асуанли. Такое усиление процесса муллитообразования, вероятно, связано с уменьшением количества иелоче- и железосодержащих фаз и. как следствие, снижением количества стеклофазы (табл.5). Зто способствует уменьшению процесса растворения составляющих системы и усилению твердофазных процессов минераюобразо-вания.

Таблица 5

Паоаметш амоофной структуры обожженных образцов из глин и образца оптимального состава

NN пп Состав шихты, 7» Параметры аморфной структуры

т-глинозем стеклофаза

"сЗ,А0 .1,0.е. с!,А° .1,0.е.

1 2 Г"» о 4 Глина Асуанли - 100 Глина Абусепеоа - 100 Глина Эль-Эсела - 100 Асуанли- 44, Абусеяера-40, Эль-Эсела-16. 1.392 3.0 1.398 4.5 1.392 2.1 4.23 30 4.26 12 4.26 14 4.23 18

Для исследуемого образца характерна необычная для муллита кристаллизация в форме изометричных зерен и короткопризматических кристаллов. Формирование такого муллита может быть вызвано внедрением в его структуру ионов железа (Ре3+ и П4+) по схеме Ре3+-* А13;Т14+-* 514+. Образование именно такого алюмосиликатного расплава обусловливает формирование муллита с совершенной структурой. Кроме того, для муллитизированкых участков образца оптимального состава характерно наличие сростков кристаллов шпинели и муллита (рис. 2а ), что существенно увеличивает прочностные показатели керамического черепка.

3 исследуемом образце оптимального состава наблюдаются также дифракционные максимумы шпинели алюмосиликатного состава (<3=3,514; 2,39;1,88 А0) типа АЦ^Ю^ (рис. 26 ). Уменьшение

Миксюструктура керамического образца оптимального состава из глин Египта

Ф

а - игольчатые и изометричные кристаллы муллита и их соостки с кристаллами шпинели; б- формирование шпинели, цлатино-углеоод-ная обволакивающая реплика с извлечением отдельных частиц. Травление в отделение химическое. Увеличение 24000х.

Рис.2

количества ноноз Т14+ в структуре шпинели и увеличение количества ионов обогащает образующуюся шпинель кремнеземом. Гематит имеет устойчивую структуру, не переходит в стеклофазу и способствует сохранению прочностных свойств материала.В целом микроструктура образца оптимального состава сформирована как в результате спекания отдельных составляющих, так и за счет твердо-фазовых процессов минералообразозания, а также кристаллизацией новообразований из стеклсфазы.

Микропористая структура образца оптимального состава достаточно однородна, пороЕое пространство образовано з основном в результате выгорания органических включений и появления стеклофазы, занимающей гораздо меньший объем, чем минералы, из которых она образуется. Кристаллическая фаза представлена как в виде отдельных, равномерно распределенных в объеме черепка кристаллов, так и в виде плотных кристаллических скоплений, придающих высокую прочность черепку. Для этого образца характерны поры, имеющие относительно толстые стенки (2...3 мкм) при среднем диаметре около 20 мкм и расположенные довольно обособленно, а стенки их имеют в результате спекания прочный контакт с массой. Группы смежных пор имеют размеры от 0,6 до 50 мкм. Поры такого типа встречаются в виде обособленных участков.

Таким образом, предложенное з работе оптимальное соотношение компонентов образца обеспечивает не только развитие новообразований в каждой из составляющих системы, но и способствует их взаи-моусиливающему влиянию, а также формированию сравнительно однородной пористой структуры.

Полупромышленные испытания технологии керамических стеновых матеоиаюв из глинистого сырья Египта. Полупромышленные испытания разработанных оптимальных составов и технологических параметров

получения керамического кирпича из глинистого сырья Египта проведены в условиях Казахской государственной архитектурно-строительной академии и акционерного общества "Мантра". Полученные условно-зффективные материалы (р =1561 кг/м3) отвечают требованиям ГОСТ 530-80 для марки 125 и характеризуются следующими эксплуатационными свойствами : морозостойкость - 35 циклов,коэффициент теплопроводности - 0,51 Вт/м-0К, стойкость к действию кислот и щелочей 33,3 и 87,1 Z соответственно, водопоглощение - 17,6 %.

По результатам проведенных исследований разработаны технологические регламенты и рекомендации по производству керамических стеновых материалов из глинистого сырья Египта.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе комплексного исследования глинистого сырья Республики Египет получен керамический кирпич повышенной марки (125 вместо 75) по предложенному оптимальному составу композиционной шихты и разработанным технологическим регламентам производства.

2. Установленное различие глинистых пород Асуанли, Абусепера, Эль-Эсела по химико-минералогическому составу, дисперсности, структурно-фазовому состоянию и морфологическим особенностям слагающих их минералов определяет различный характер проявления в этих глинах технологических сеойств.

3. Симплекс-решетчатым методом планирования экспериментов выявлены предельные значения количественного содержания глин Египта в составе композиционной шихты, при которых керамические образны характеризуются прочностью при сжатии не менее 12,5 МПа.

4. Выявлены особенности структурно-реологических свойств глинистого сырья перспективных месторождений Египта, обосновываю-

¡¡ше трудноформуемссть керамических масс из них з отдельности и установлен оптимальный состав композиционной шихты, обеспечивающий бездефектное пластическое формование, а именно:

- керамические массы из глинистого сырья Эль-Эсела и Абусе-пера по характеру развития в них деформаций относятся к нулевому структурно-механическому типу, что указывает на их плохую формуе-мость;

- керамические массы из глинистого сырья Асуанли характеризуется преобладающим развитием пластических деформаций, что приводит к свилеобразованию в процессе формования кирпича на действующем заводе и, как следствие, к трещинообразованию;

- качественное пластическое формование керамической массы обеспечивается для композиционной шихты, содержащей 42...44 % глинистого сырья Асуанли, 40. ..43 %, - Абусепера и 15... 16 % -Эль-Эсела.

о. Установлена зависимость сушильных свойств керамических материалов от вида глинистого сырья:

- глины Эль-Эсела и Абусепера относятся к нечувствительным, а глина Асуанли - к среднечувствительным к сушке материалам:

- максимальным коэффициентом диффузии характеризуется глина Эль-Эсела (ат=3,27,10_4 м2/ч), минимальным - глина Асуанли (ап=2,4-10~4 м2/ч).

- по результатам исследования сушильных свойств уточнен рациональный состав композиционной шихты из глин Египта, включающий 44 % глины Асуанли, 40 % глины Абусепера и 16 % глины ЭльЭсела.

о. Для керамических материалов их шихты оптимального состава разработан рациональный режим супки: максимальная температура сушки - 75...80 °С, скорость теплоносителя - 2 м/с, начальная влажность теплоносителя - 75...85 %, конечная - 30...35 X, про-

- £2 -

должительность процесса - 36 ч.

7. Выявлено взаимное влияние компонентов оптимального состава шихты на тепломассообменные процессы при обжиге керамического кирпича из глинистого сырья Египта. Установлено, что образование жидкой фазы смешается в область более низкой температуры (750 °С),

максимальная температура обжига снижается в среднем на 50 °С и составляет 1050 °С.

8. По результатам изучения тепломассообменных процессов разработан рациональный режим обжига, согласно которому максимальная температура обжига составляет 1050 °С, время выдержки при максимальной температуре - 3 ч, общая продолжительность процесса -36 ч.

9. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлены особенности фазовых и структурных превращений в керамических материалах с оптимальным содержанием глин, заключающиеся в следующем:

- значительно (в 1,5-2 раза) усиливается процесс муллитооб-разования •,

- совершенствуется форма кристаллов муллита, образуются его прочные сростки со шпинелью;

- образуется высокотемпературная фаза кристобалит;

- усредняется распределение гематита по объему;

- оптимизируется количество стеклофазы;

- упрочняется микропористая структура черепка.

10. Разработанные оптимальный состав и технологические параметры производства керамического кирпича из глинистого сырья Египта проверены в полупромышленных условиях Казахской государственной архитектурно-строительной академии и акционерного общества "Мантра" с положительными результатами. Полученные изделия от-

носятся к группе условно - эффективных материалов (рСР=15о1 кг/м3) и характеризуются сравнительно высокими эксплуатационными свойствами: предел прочности при сжатии - 13 МПа, водопоглошение - 17,6 %, морозостойкость - 35 циклов, коэффициент теплопроводности - 0,510 Вт/мсК, стойкость к действию кислот и шелочей -33,2 и 87,1 % соответственно.

11. В результате проведенных комплексных исследований разработаны технологические регламенты и рекомендации по производству керамических стеновых материалов из глинистого сырья Египта.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Эль-Ван М.М. Структурно-реологические свойства керамических масс из глин Египта.// Комплексное использование минерального сырья.-1995.-N3.-0.82-85.

2. Эль-Ван М.М. Оценка пригодности глин Египта в производстве строительной керамики. /'/Комплексное использование минерального сырья.-1995.-N4.-С.77-80.

3. Сайбулатов С.Ж., Эль-Ван М.М. Дилатометрические исследования глин Египта. Сб.КазГ0СИНТИ,М 3.-1995 С.50.

4. Эль-Ван М.М., Останов А.К. Реологические свойства глин Египта. // Комплексное использование минерального сырья для производства строительных материалов :Сб.тр. КазГАСА.-Алматы (в печати) .

5. Сайбулатов С.й., Березовская Т.Г., Эль-Ван М.М. Керамические стеновые материалы из глинистого сырья Республики Египет. // Совершенствование технологии строительных материалов, изделии и конструкций: Сб.тр. КазГАСА.-Алматы (в печати).

- 24 -РЕЗЮМЕ

Мохаыед Мохамед Зль-Ван

Египет саз <5алшк,ты шигазатынан ещцрыепн керамикалын, К1р-П1шт1ц сапасын арттыру.

05.23.05 - Курьишс материалдары мен ен1мдер1 маманцыгы бо-йынша техника гылымдарыньщ кандидаты гылыми дэре-жес1н алу уш^н.

Египет Республикасыныц перспективалы кен орындарыньщ саз балшкты шшизаттарын кешенд! зертеу нег1зщце , олардын салавд курамы мен шихтадагы улес1не байланысты кдоылым-реологиялык, кеп-т1ру жэне термияльщ цасиеттерШц езгеру завдылыгы анык,талды.

Сапасы жогары жэне куйдгру температурасы темен керачикалык, к1рп1т алуга мумк1нд1к берет!н композициялык, шихта ндоамы уйлес-•тхрыдз., кепПру жэне куйдгру режим1 жасалды, фазалык; жэне к,¥РЫ-лымдык; езгер1стерд1ц ерекшелштер1 айн^ндалды.

SUMMARY

of the subject for thesis

Mchamed Monaired Eiewan

"Improving properties of ceramic bricks consists oi Egyptian

Defence of thesis to obtain the scientific degree cf technical Kandidate of science (Fh.D.degree) in speciality 05.23.05. "Structural and building materials".

In basis cf the complex researches for raw clay which is located in Arab Rebopiic of Egypt, properties of varing behaviour for rheology structure,drying,heat treatment which depend on quality of mixture composition and clay contained in it has been reseachea, to have the optimum composition; searching regine of dring and firing,Exposing of varing characterictic properties of phases and structures.

As a result of all these researches, a high quality,low firing temperature cerawic brick has been obtained.

clay"