Разработка состава керамических масс на основе механоактивированных сырьевых композиций для получения санитарно-строительных изделий

Результаты определения механической прочности

Индекс массы	Предел прочности при изгибе, МПа, при температуре обжига,^0С		Предел прочности при сжатии, МПа, при температуре обжига,^0С
	1200	1250	1200	1250
М1	46,1	61,0	47,6	81,2
М2	40,7	56,1	49,9	82,8
М3	45,3	61,9	59,8	88,3
М4	56,5	74,8	63,6	89,8
М5	58,5	71,1	78,8	92,5
М6	57,6	72,4	78,9	91,8
М7	54,5	68,9	68,1	73,9
М8	52,1	69,5	64,3	71,3
ГОСТ 28391-89	50		-

Как видно из данных таблиц 4.8 и 4.9, керамико-технологические свойства опытных образцов, изготовленных с применением глауконитовой глины и отходов производства, находятся в пределах требований ГОСТов. Однако нашей целью является разработка состава масс и технологии получения фаянсовых изделий санитарно-технического назначения, отличающихся высокими показателями свойств и простотой технологии, поэтому считаем целесообразным дальнейшее исследование масс с применением способа механоактивации исходных сырьевых материалов [139, с.49-50]..
Таблица 4.9
Результаты определения керамико-технологических свойств опытных образцов

Ин-декс масс-сы	Плас- тич- ность	Воз- душн усад-ка, %	Огневая усадка, %, при температуре, ^0С		Водопогшлощение, %, при температуре обжига, ^0С		Плотность, г/см^3, при температуре обжига, ^0С		Пористость, %, при температуре, ^0С
			1200	1250	1200	1250	1200	1250	1200	1250
М1	14	4,0	6,4	8,6	0,59	0,45	2,00	2,40	2,4	1,75
М2	16,2	4,2	6,9	8,30	0,65	0,50	2,30	2,50	1,92	1,50
М3	13,0	3,91	8,13	8,28	0,51	0,35	1,85	2,30	0,65	0,45
М4	14,9	4,12	6,04	7,25	0,61	0,31	1,90	2,25	0,53	0,42
М5	12,1	3,6	6,01	7,24	0,58	0,36	2,20	2,25	6,65	0,35
М6	13,2	3,7	6,12	7,20	0,60	0,58	2,01	2,22	5,63	2,35
М7	15,0	3,6	6,50	7,15	0,59	0,56	215	2,20	1,12	1,21
М8	16,4	3,8	5,74	7,97	0,54	0,44	2,29	2,35	1,79	1,19
ГОСТ 28390-89	-	-	-		0,5		2,25-2,42		-

§4.4. Исследование возможности повышения технологических свойств композиций для получения санитарно-строительных изделий строительного назначения
В производстве санитарно-технических изделий широко используется метод литья из шликера в гипсовых формах для оформления изделий, так как эти изделия имеют сложные формы и их нельзя получить пластическим формованием или прессованием [7, с.16].
Шликер представляет собой гетерогенную смесь жидкости (воды) и твердого вещества. Шликер, используемый в производстве санитарно-технических изделий, должен обладать достаточно хорошими литейными свойствами, такими как: устойчивость, текучесть, вязкость, достаточно малое количество воды и другие [18, с.59].
Хорошая устойчивость, вязкость, текучесть обеспечивают получение изделия-сырца с улучшенными качествами и уменьшение технологических отходов. Многие работы посвящены исследованию литейных свойств шликера, влиянию различных ПАВ на процессы измельчения, устойчивость, текучесть, вязкость шликера и др. [18, с.60].
В связи с возрастающими требованиями к качеству фаянсовых изделий, возникает необходимость более глубоких исследований по улучшению литейных свойств шликера. Однако в известных до сих пор работах отсутствуют исследования по влиянию механической активации на качество шликера [8, с.104-105].
В настоящее время на керамичесикх заводах республики при оформлении изделий методом литья из шликера в гипсовых формах влажность шликера составляет 35%, тонина помола для фаянсовых масс характеризуется остатком на сите №0056 - 8%, текучесть шликера - 27 сек. Количество брака после сушки составляет 22-25%. С целью уменьшения количества брака и улучшения качества изделия сырца, нами проведено исследование влияния механоактивации сырьевых материалов на свойства шликера. В состав шликера были введены минерализующие и пластифицирующие добавки: жидкое стекло, кальцинированная сода того же качества, то есть 0,2-0,5% [9, с. 121]. Для решения поставленной задачи исходные материалы в виде шихты подвергались механоактивации продолжительностью 10, 12, 16, 18, 20 часов. Механоактивированная масса в виде шликера подвергалась определению степени помола и литейных свойств, результаты которых приведены в таблице 4.10.
Таблица 4.10
Свойства шликера

Время активации, час	Остаток на сите №0056, %	Текучесть, сек.	Влажность, %
10	6,6	26,5	34,5
12	5,3	26,8	34,3
16	4,2	24,8	33,6
18	2	24,2	33,0
Без активации	8,0	27,0	35,0

Как видно из результатов таблицы 4.10, с увеличением продолжительности механоактивации уменьшается остаток на сите №0056, текучесть уменьшается, но влажность шликера изменяется незначительно и колеблется в пределах допустимого, т.е. 33,0-35,0%.
Для улучшения качества шликера увеличивалась одновременно продолжительность механоактивации и количество добавляемого электролита. Полученные результаты приведены в таблице 4.11.
Как видно из данных таблицы, литейные свойства шликера зависят от времени механоактивации и количества электролита. Следует отметить, что с увеличением продолжительности механоактивации, текучесть шликера (определяется на вискозиметре Энглера), при прочих равных условиях, ускоряется, одновременно степень загустеваемости уменьшается, а содержание влаги остается почти без изменения в пределах 33-34% [51, с.31-32].
Таблица 4.11
Свойства шликера после механоактивации

Время активации, час	Количество электролита	Степень загустеваемости	Текучесть, сек	Влажность, %
10	0,3	1,5	26,5	34,0
10	0,35	1,6	26,2	33,0
10	0,40	1,7	25,5	33,0
10	0,45	1,7	24,7	34,0
12	0,3	1,4	25,8	34,3
12	0,35	1,5	26,2	34,3
12	0,40	1,6	26,8	33,8
12	0,45	1,7	26,9	33,9
16	0,3	1,3	24,8	34,0
16	0,35	1,4	24,8	33,0
16	0,40	1,5	24,2	34,0
16	0,45	1,6	24,2	34,0
18	0,3	1,2	24,2	33,0
18	0,35	1,3	24,3	33,0
18	0,40	1,4	24,2	32,0
18	0,45	1,5	24,2	33,0

§4.5. Технологии получения созданных композиционных керамических материалов на основе механоактивированного местного сырья
По результатам лабораторных исследований выяснилось, что опытные образцы из опытных масс КСМ4, КСМ5, КСМ6 отличаются от других изученных составов наиболее высокими показателями керамико-технологических свойств. Шихтовые составы этих масс приведены в таблице 4.12.
Таблица 4.12
Шихтовый состав опытных масс

Наименование сырья	КСМ 4	КСМ 5	КСМ 6
Ангренский вторичный обогащенный каолин	40	38	36
Пегматит	20	20	20
Глауконитовая глина	18	20	22
Кварцевый песок	18	16	14
Бентонит	4	6	8

Основным сырьем для производства изделий санитарно-строительной керамики являются пластичные беложгущиеся глины, каолины, кварцевый песок, полевые шпаты и пегматиты.
Наиболее важным свойством глин и каолинов, используемых при производстве санитарно-строительных изделий, является разжижаемость, так как для формования изделий способом литья необходима определенная текучесть шликера, который получается при добавлении к сырым материалам воды и электролитов (соды и жидкого стекла) [61, с.16-19].
Кварцевый песок поступает в шихту в виде кварцевых отходов, которые получаются при обогащении каолинов. Содержание в кварцевых материалах красящих окислов не должно превышать 0,2-0,3%, содержание СаО не должно превышать 1-2%. Кварцевые отходы содержат до 10% каолина, что необходимо учитывать при расчете шихты [139, с.49].
Полевые шпаты и их заменители вводят в шихту для получения в процессе обжига фарфоровых и полуфарфоровых изделий стекловидного расплава, который заполняет промежутки в массе, растворяет ее составные части и образует однородный плотный черепок. Вследствие того, что месторождения чистых полевых шпатов крайне ограничены, обычно в качестве плавней применяют пегматиты. Содержание свободного кварца в пегматите не должно превышать 30%, с согласия потребителя содержание свободного кварца в пегматитах второго и третьего сорта может быть увеличено до 40%. При расчете шихты, содержащей пегматиты, необходимо учитывать наличие в них свободного кварца [139, с.50]..
Заменителями полевых шпатов и пегматитов являются литиевые минералы, например, сподумен. Соединения лития являются не только активными плавнями, но и весьма хорошими минерализаторами, образующими с другими минералами легкоплавкие эвтектики, что понижает огнеупорность смесей и снижает температуру обжига изделий. На ряде зарубежных заводов литиевые минералы широко используют в качестве заменителей полевошпатовых пород [129, с.26-27].
Глазури для покрытия фаянсовых санитарно-строительных изделий изготавливают из полевых шпатов или пегматитов, кварцевого песка, мела, опоки, огнеупорной глины, каолина, оксид олова, оксида цинка, углекислого бария, свинцовой фритты, цирконовой фритты и сернокислого кобальта. Глазури для полуфарфоровых изделий изготавливают из указанных выше компонентов, которые дополняются полуфарфоровым черепом и тальком [54, с.16-19].
Производство изделий санитарно-строительной керамики осуществляется методом литья из шликера. Схема технологического (рис.5.1) процесса производства санитарно-строительных изделий приводится ниже.
Фильтрационные свойства шликеров могут быть улучшены в результате понижения их дисперсности, что достигается введением грубодисперсных глинистых компонентов или повышением содержания непластичных компонентов [54, с.17].
Глина до загрузки в шаровую мельницу или в мешалку для распускания подвергается предварительному измельчению на дробильных вальцах или строгачах [66, с.29-30].
Полевые шпаты и пегматиты, поступающие на завод, обычно содержат различные примеси, вследствие чего до поступления в производство они должны быть промыты на вращающихся барабанных шпатомойках. Перед измельчением полевые шпаты и пегматиты следует обжигать при 800-900^оС, что облегчает их измельчение и обеспечивает удаление некоторых примесей. Повышение эффективности дробления каменистых материалов может быть достигнуто в результате организации этого процесса в несколько стадий в замкнутом цикле, что позволяет отбирать зерна материала определенных фракций с тем, чтобы избежать повторного дробления [90, с.14-20].
Для дробления и помола на заводах санитарно-строительной керамики применяют бегуны с гранитными катками и подом. Материал, измельченный на таких бегунах, содержит минимальное количество железа за счет изнашивания деталей аппаратуры и, следовательно, является наиболее качественным.