Научно-обоснованные подходы к получению легковесной керамики из дисперсных отходов

1

• Авторы
• Файлы

Косых А.В. Лохова Н.А. Максимова С.М. Статья в формате PDF 111 KB Проведенные исследования направлены на разработку пути использования высококальциевой золы-унос в качестве основного сырья для получения стеновой керамики различного назначения. Показано, что для устранения деструктивного воздействия избыточного оксида кальция и магния необходимы дополнительные приемы для обеспечения заданных показателей качества изделий: применение активных добавок (микрокремнезема и др.).

Так,  введение  в  композицию  «Зола+микрокремнезем» (для полусухого прессования) добавки Na₂CO₃ обеспечивает полное связывание оксидов кальция и магния золы в новообразования (полевые шпаты, диопсид) при относительно низких температурах за счет растворения стеклооболочки вокруг частиц СаО под действием щелочного компонента и образования легкоплавкой эвтектики.

Кроме того, введение кальцинированной соды в композицию «Зола+микрокремнезем» приводит к росту пластической прочности массы за счет образования на этапе получения полуфабриката гидросиликатов натрия, в ходе дегидратации которых при обжиге материала происходит выделение паров воды, способствующих созданию пневматолито-термических условий и интенсификации спекания черепка.

Использование в качестве жидкости затворения 5%-ной эмульсии таллового пека в водном растворе Na₂CO₃ обуславливает получение связных высококонцентрированных суспензий на основе дисперсного техногенного сырья, хаpaктеризующихся жесткостью 40-45 сек. и отсутствием расслаиваемости, что позволяет использовать вибропрессовочное оборудование для формования материалов на их основе. 

Активное парогазовыделение в ходе термической деструкции добавки таллового пека (которое может быть интенсифицировано при модификации пека гипохлоритом натрия) способствует созданию певматолито-термических условий при обжиге материала на основе высококонцентрированных суспензий и, следовательно, активизирует процессы спекания. При этом повышается прочность и морозостойкость материала, снижается средняя плотность и теплопроводность. Ввод в эмульсию таллового пека водного раствора гипохлорита натрия способствует обогащению пека кислородсодержащими группами и приводит к дополнительной активизации парообразования и общего газовыделения в кристаллизационный период (температурный интервал 600-10000С), что интенсифицирует процессы спекания и снижает оптимальную температуру термообработки до 9500С.

Результаты ртутно-вакуумной порометрии свидетельствуют, что ввод добавки Na2CO3 при изготовлении материала методом полусухого формования на основе композиции «Зола+микрокремнезем» уплотняет матричную структуру и снижает общий объем пор, в то время как введение органических добавок способствует росту пористости. Деструкция таллового пека, в том числе модифицированного гипохлоритом натрия, хаpaктеризуется активным парогазовыделением и обуславливает увеличение количества пор большего диаметра.

При изготовлении ячеистой керамики продукты сульфатно-целлюлозного производства могут быть использованы в качестве основы для эффективных пенообразователей. Пены, получаемые методом барбатации, соответствуют требуемым технологическим параметрам стойкости и кратности для использования в производстве поризованной стеновой керамики. Среди исследуемых составов лучшие хаpaктеристики показал пенообразователь на основе моющего средства «Тайга». Установлено, что введение жидкого стекла в состав пенообразователей на основе ряда побочных продуктов сульфатно-целлюлозного производства (сульфатное мыло, канифольное мыло) способствует стабилизации пен на их основе и обеспечивает увеличение сроков хранения пенообразователя.

Сравнительный анализ результатов выявил, что наиболее эффективна ячеистая керамика с комбинированной, дифференцированной по размерам пористостью, созданной путем последовательной поризации структуры сырьевой массы за счет применения различных способов (воздухововлечение + пено (газо) образование).

Опытно-промышленное изготовление материала на основе высококонцентрированных суспензий (состав: 65% высококальциевой золыунос, 35% микрокремнезема и 32% эмульсии таллового пека окисленного гипохлоритом натрия), изготовленного способом вибропрессования на линии «РИФЕЙ-УНИВЕРСАЛ» и последующей термообработкой в условиях Братского керамического завода показало, что изделия соответствуют марке М100 по прочности на сжатие и марке F25 по морозостойкости при средней плотности 1230 кг/м3 и теплопроводности 0,3 Вт/(м0С).

Таким образом, для изготовления легковесной керамики из дисперсных отходов целесообразно применение следующих научнообоснованных подходов: 1) формирование в структуре сырца комбинированной пористости путем сочетания приемов воздухововлечения и пеноили газообразования; 2) ускоренный набор сырцовой прочности по гидратному механизму отверждения (омоноличивание) сырца путем обогащение смеси добавками микрокремнезема и кальцинированной соды; 3) интенсификация минералообразования при обжиге путем создания пневматолито-термических условий, обеспечиваемых применением предварительно окисленной добавки и дегидратацией гидратных фаз сырца.

---