Создание высокотехнологичного производства керамического кирпича

УДК 691.33

A. М. Салахов, Р. Р. Кабиров, Г. Р. Фасеева,

B. П. Морозов, Н. В. Болтакова, Р. А. Салахова

СОЗДАНИЕ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА

Ключевые слова: глинистое сырье, обжиг, минеральный состав.

На основе анализа данных об изменении минерального состава глинистого сырья, при термической обработке, разработан новый технологический регламент экспериментальной линии по производству лицевого кирпича на заводе ОАО «Алексеевская керамика». Изменение технологического регламента позволило существенно повысить качество производимой продукции и снизить затраты на энергоресурсы.

Keywords: clay raw materials, firing, mineral composition.

Based on analysis of data on changes in the mineral composition of the clay raw material, during heat treatment, has developed a new process procedure experimental production line of face brick factory JSC "Alekseevskaya ceramics." Changing the process procedure has significantly increased the quality of products and reduce energy costs.

Одной из причин весьма ограниченной номенклатуры изделий строительной керамики, производимых в Республике Татарстан, являются поверхностные, а порой и явно ошибочные, представления о реальных процессах, происходящих при обжиге керамических масс. К сожалению, как в учебной литературе, так и в научных журналах, порой приводятся сведения, явно не соответствующие результатам современных исследований. Так, в книге «Строительное материаловедение» [1], рекомендованной Ассоциацией строительных высших учебных заведений в качестве учебного пособия, утверждается, что при нагревании глинистой массы происходит дегидратация монтмориллонита и гидрослюд при температурах 800 - 850°С. На основе этой информации проектируются обжиговые печи и строятся соответствующие диаграммы обжига.

Реальную картину процессов,

происходящих при обжиге глин, позволяет выявить современное оборудование. Нами были проанализированы изменения минерального состава глинистого сырья различных месторождений при их термической обработке. Для таких исследований был использован рентгеновский дифрактометр XRD - 7000S (Shimadzu, Япония) в комплекте с высокотемпературной приставкой. Исследование минерального состава проводилось каждые 100 °С, что составляло по времени 30 минут. Затем температура снова поднималась на 100 °С и проводилось очередное исследование. Результаты изменения минерального состава глин Алексеевского и Сахаровского месторождений приведены в табл.1 и 2.

Как видим, диссоциация глинистого минерала монтмориллонит происходит в температурном интервале 100 - 200°С, наоборот, гидрослюдистый минерал мусковит

идентифицируется вплоть до 1000°С, хотя его количество сокращается, начиная с 600 - 700°С.

Корректировка технологического

регламента на ОАО «Алексеевская керамика» с учетом полученных нами результатов позволила существенно повысить качество производимой продукции и снизить затраты на энергоресурсы.

Таблица 1 - Фазовый состав керамических образцов, полученных из глины Алексеевского месторождения в результате обжига при различных температурах (содержание в %). Shimadzu

* VO о Т Монтморил лонит Хлорит Мусковит Кальцит Микроклин Альбит Кварц РАФ

50 2 3 7 3 11 22 26 25

100 2 2 8 3 11 16 31 26

200 0 2 16 3 11 16 29 24

300 0 0 16 3 10 12 36 25

400 0 0 11 3 11 16 31 27

500 0 0 13 3 7 16 33 27

600 0 0 10 2 11 23 27 26

700 0 0 10 сле ды 13 22 27 27

800 0 0 12 0 10 17 29 32

850 0 0 9 0 28* 34 29

900 0 0 10 0 28* 32 30

950 0 0 9 0 27* 39 25

100 0 0 0 5 0 35* 35 26

* при температуре свыше 850°С пики альбита и

микроклина сливаются;

РАФ -рентгеноаморфная фаза

Достаточно часто высокие прочностные свойства строительной керамики связывают с наличием минерала муллит. Так, в работе [2] авторы пишут: «Основные свойства керамическим материалам придает муллит, и от того, как он формируется, с какой структурой и какое его количество образуется при обжиге изделий, зависит морозо-, кислото-, термостойкость и прочность изделий». Нам трудно согласиться с таким утверждением, поскольку наши исследования [3,4,5] минерального состава керамики многих зданий Казани с многовековой историей выявили отсутствие муллита. Муллит нами не зафиксирован

и в более ранних керамических изделиях Волжской Булгарии (11 век).

Таблица 2 - Фазовый состав керамических образцов, полученных из глины Сахаровского месторождения в результате обжига при различных температурах (содержание в %). Shimadzu

* vo о H Монтморил лонит Хлорит Мусковит Кальцит Микроклин б ь л А Кварц Ф А Р

5о 3 3 1о 5 1о 1о 28 32

1оо о 3 11 5 11 1о 29 29

2оо о 3 1о 4 12 1о 28 32

3оо о о 12 4 12 12 32 28

4оо о о 11 5 11 13 3о 3о

5оо о о 1о 5 1о 14 3о 31

боо о о 8 5 12 13 32 3о

7оо о о 8 следы 13 1б 3о 32

8оо о о 7 следы 17 1б 32 28

85о о о 7 о 31 32 29

9оо о о 4 о 33 33 3о

95о о о 4 о 37 33 2б

1ооо о о 2 о 37 33 28

* при температуре свыше 850°С пики альбита и

микроклина сливаются;

РАФ -рентгеноаморфная фаза

В то же время на некоторых старых зданиях Казани сохранилась глазурованная керамическая плитка, в минеральном составе которой муллит нами зафиксирован, однако нам известно, что эта плитка производилась на юге России из каолиновых глин.

Минеральные фазы, образующиеся при обжиге глин, исследовались отечественными и зарубежными авторами. В монографии известного французского керамика Ж. Сигг [6] представлен анализ, из каких глин и при каких условиях формируются различные минеральные фазы. При этом никаких корреляций присутствия или отсутствия минерала муллит с прочностными характеристиками керамики не установлено. В монографии известного итальянского керамика Дж. Биффи [7] отмечается, что заслужившие повсеместное признание высокопрочные лицевые

керамические материалы фирмы «SACMI» имеют различный минеральный состав и только некоторые из них содержат муллит, причем наличие или отсутствие его никак не сказывается на характеристиках керамики. Что касается сырья в химическом составе, которого содержатся оксиды кальция и магния, то Дж. Биффи пишет: «Образующиеся в процессе декарбонизации чрезвычайно активные оксиды СаО и MgO взаимодействуют с оксидами кремния и алюминия, образованными в результате разрушения кристаллической решетки глин. В результате формируются новообразования: геленит, диопсид, анортит и волластонит. Их содержание и определяют такие характеристики керамики как прочность и коэффициент термического расширения».

Адекватные представления о минеральных фазах, возникающих при обжиге керамического сырья с высоким содержанием карбонатов, послужили основой для разработки нового технологического регламента экспериментальной линии по производству лицевого кирпича на заводе ОАО «Алексеевская керамика». Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках Субсидии по постановлению Правительства РФ №218 (договор № о2^25.31Ш21, 2о14 г.).

Литература

1. И.А. Рыбьев, Строительное материаловедение: учебное пособие для строительных специальностей вузов. Высшая школа, Москва, 2оо3. 7о1 с.

2. В.З. Абдрахимов, Е. С. Абдрахимова. Стекло и керамика, 38, 3,33-3б

3. А.М. Салахов.,Г.Р.Туктарова, В.П. Морозов. Стекло и керамика, 7,25-28

4. Салахов А.М.,Тагиров Л.Р., Салахова Р.А., Фасеева Г. Р., Хацринов А. И.Вестник Казанского технологического университета№°11,18-22, (2о11).

5. Фасеева Г.Р., Салахов А.М., Нафиков Р.М , Хацринов А.И.Вестник Казанского технологического университета,№8,23о-235 (2о1о).

6. Jean SIGG Les produits de terra cuite. Editions SEPTIMA, Paris, 1991. 495 p.

7. Giovanni Biffi Bookfor the production of ceramic tules. Faenza Editoriale, Paris, 2оо3. 37б p.

© А. М. Салахов - канд. техн. наук, доц. каф. физики твердого тела КП(Ф)У; Р. Р. Кабиров - ген. дир. ОАО «Алексеевская керамика»; Г. Р. Фасеева - ст. препод. каф. технологии неорганических веществ и материалов КНИТУ, galiya_@mail.ru; В. П. Морозов - д-р г.-м. наук, зав. каф. минералогии и литологии К(П)ФУ; Н. В. Болтакова - канд. ф.-м. наук, доц. каф. физики твердого тела КП(Ф)У; Р. А. Салахова - канд. техн. наук, ст. науч. сотр. ЗАО «ВНИИСТРОМ им. П.П.Будникова».

© A. M. Salahov - Cand. tehn. Associate Professor, Department of Solid State Physics, KFU; R. R. Kabirov - Director General of JSC "Alekseevskaya ceramics"; G. R. Faseeva - a senior lecturer in technology of inorganic substances and materials, KNRTU, galiya_@mail.ru; V. P. Morozov - Dr. H.-M. Sciences, Head. Department of Mineralogy and Lithology KFU; N. V Boltakova - Cand. F.-M. Associate Professor, Department of Solid State Physics, KFU; R. A. Salahova - Cand. tehn. Sciences, Senior Researcher of CJSC "VNIISTROM them. P.P.Budnikova ".