Аспирант, Довженко И.Г.

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), Россия

Аспекты ресурсо- и энергосбережения в технологии лицевого керамического кирпича

В настоящее время актуальной проблемой является разработка наукоемких ресурсо- и энергосберегающих технологий производства лицевых изделий стеновой керамики. В технологии лицевого керамического кирпича наиболее энергоемкими являются процессы сушки и обжига полуфабриката. От качества высушенных изделий во многом зависит прочностные и эксплуатационные показатели, а также внешний вид готовой продукции. Процессы спекания и фазообразования, происходящие при обжиге изделий в значительной степени способствуют формированию комплекса физико-технических свойств керамического кирпича.

Из литературных источников [1-3] известно, что для снижения ресурсо- и энергоемкости производства керамического кирпича применяются следующие меры:

- снижение расхода сырья путем замены дефицитных компонентов более дешевыми, использование побочных продуктов промышленности;

- интенсификация процессов спекания и сушки за счет создания восстановительной среды, применения эффективных плавней и отощителей;

- применение современной техники и передовых технологий;

- применение для декорирования лицевых изделий технологии объемного окрашивания керамической массы вместо материало- и энергоемких способов - глазурования, ангобирования и двухслойного формования.

При использовании для производства лицевого объемно-окрашенного кирпича в качестве глинистого сырья низкосортных суглинков для достижения показателей качества изделий, установленных ГОСТ 530-2007 [4], необходимо вводить в керамические массы тугоплавкие высококачественные глины. Определение оптимального соотношения «суглинок : тугоплавкая глина» производится экспериментально при учете экономической целесообразности.

Одним из распространенных в производственной практике способов интенсификации спекания является создание в печи восстановительной среды и применение топливосодержащих добавок – угольных шламов, попутных продуктов углеобогащения и пр. Вследствие наличия в исходном сырье значительного количества углерода и преобладанием газов-восстановителей в печной среде при обжиге керамики, изготовленной из глинистого сырья с высоким содержанием оксида железа (III), происходит восстановление железа по схеме, предложенной Байковым А.А.:

;

;

;

.

Вследствие интенсификации образования жидкой фазы повышаются прочность и морозостойкость обожженных изделий. Применяя этот способ, возможно получение изделий темных тонов - от коричневого до черного в зависимости от содержания оксида железа (III) и времени выдержки в восстановительной среде.

Альтернативным вариантом реализации ресурсо- и энергосберегающей технологии лицевого керамического кирпича является применение побочных продуктов черной и цветной металлургии. Необходимо отметить, что данный вид техногенного сырья прошел первичную термообработку, вследствие чего обжиг изделий становится менее энергозатратным. Наличие в составе шлаков фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, а также соединений, содержащих оксид фосфора (V), создает предпосылки для их использования в грубозернистых керамических массах в качестве минерализаторов [5]. Интенсификация процессов спекания керамической матрицы делает возможным снижение максимальной температуры обжига керамического кирпича на 40-60 ⁰С. Ввиду наличия в составе многих металлургических шлаков значительного количества оксида кальция, происходит координальное изменение цвета изделий с традиционного красного на желтый и бежевый в зависимости от содержания в применяемом глинистом сырье оксида железа (III) [6].

Ввод 20 % побочных продуктов черной и цветной металлургии при температуре обжига 950 ⁰С и содержании 4-5 % в глинистом сырье делает возможным получение лицевого кирпича равномерного желтого цвета с пределом прочности 20,0 МПа и морозостойкостью не менее 50 циклов, удовлетворяющего требованиям ГОСТа [4].

Литература:

1. Альперович И.А. Производство лицевого глиняного кирпича. Обзор. М.: ВНИИЭСМ, 1978. – 67 с.

2. Кара-Сал Б.К. Интенсификация спекания глинистых пород с высоким содержанием железа путем изменения параметров среды обжига // Известия вузов. Строительство. – 2003. - №10. – С. 43-48.

3. Ашмарин Г.Д., Курносов В.В., Ласточкин В.Г. Энерго- и ресурсосберегающая технология керамических стеновых материалов // Строительные материалы. – 2010. - №4. – С. 24-27.

4. ГОСТ 530-2007. Кирпич и камень керамические. Общие технические условия.

5. Эйтель В. Физическая химия силикатов. – М.: Иностр. лит., 1962. – 1055 с.

6. Довженко И.Г. Эффективность применения сталеплавильных шлаков в грубозернистых массах для производства керамического кирпича // Фундаментальные исследования. – 2011. - №4. – С. 78–82.