Розробка ресурсозберігаючої технології пористо-пустотілих керамічних каменів

Abstract

Розроблена ресурсозберігаюча технологія поризованих керамічних матеріалів з використанням неспікливого супіску низької технологічної якості як базової сировини. На основі аналізу пластичних властивостей двокомпонентних і трикомпонентних керамічних мас, складених із супіску, керамзитової глини та паливного шлаку у різних співвідношеннях встановлено, що необхідний рівень їх пластичності забезпечуватиме основна сировина в наступних межах (мас. %): паливний шлак − 15 − 20; супісок − 50 − 65; керамзитова глина − 20 − 30. Методом планування експерименту проведено обґрунтування раціонального складу трикомпонентної керамічної маси, що містить: 62,5 мас. % супіску, 20 мас. % середньоспікливої пластичної глини як пластифікатора маси та 17, 5 мас. % паливного шлаку ТЕС як поризатора. Для розробленої маси були досліджені основні технологічні властивості, що дозволило рекомендувати режим сушки сирцю – 60 годин, оптимальну температуру випалу – 950 С, які забезпечують отримання зразків без сушильних тріщин та ознак деформації. Спроектований раціональний режим випалу високопустотних напівфабрикатів на основі результатів дилатометричного аналізу маси, який передбачає 44-годинний випал і зниження швидкостей нагріву на ділянках дегідратації глинистих мінералів, прямого кварцового переходу та інтенсивного спікання маси, а також зниження швидкості охолодженні на ділянці зворотного кварцового переходу. Запропонований режим випалу забезпечує необхідний для керамічного матеріалу ступінь спікання та властивості. На основі розробленої маси за рекомендованими режимами сушки та випалу отримані поризовані керамічні матеріали з уявною густиною 1,48 г/см3 , межею міцності при стиску 18,2 МПа і морозостійкістю 30 циклів, які відносяться до групи умовно ефективних, а за умови організації 50 % пустотності – можуть бути віднесені до групи ефективних.

A resource-saving technology of porous ceramic materials using low-quality non-sintering sandy loam as a basic raw material has been developed. Based on the analysis of the plastic properties of two- and three-component ceramic masses, including sandy loam, expanded clay and fuel slag in 95 various ratios, it was found that the required level of their plasticity provides the content of the main raw material in the following range (wt%): fuel slag – 15 – 20; sandy loam – 50 – 65; expanded clay – 20 – 30. By the method of planning the experiment, the rational composition of the threecomponent ceramic mass was substantiated. This which contains: 62.5 wt. % sandy loam, 20 wt. % medium-sintering plastic clay as a plasticizer and 17.5 wt. % fuel slag of TPP as a porous agent. For the developed mass, the main technological properties were investigated, which made it possible to recommend the drying mode of the raw material – 60 hours, the optimal firing temperature – 950 С. Such conditions ensure that samples are obtained without drying cracks and signs of deformation. Оn the results of dilatometric analysis of mass the rational mode of firing high-hollow semifinished products was designed. The firing mode provides for a 44-hour firing and a decrease in the heating rates in the areas of dehydration of clay minerals, direct quartz transition and intensive sintering of the mass, as well as a decrease in the cooling rate in the area of the reverse quartz transition. The proposed firing mode provides the degree of sintering and their properties necessary for ceramic materials. Based on the developed mass under the recommended drying and firing modes, porous ceramic materials with an apparent density of 1.48 g/cm3 , a compressive strength of 18.2 MPa and frost resistance of 30 cycles were obtained. The developed materials belong to the group of conditionally effective, and if 50% of the voids are organized, they can be classified as effective.