Строительная практика в настоящее время показала, что без постоянного анализа местных минеральных ресурсов, как сырья промышленности строительных материалов, не возможен прогресс всей строительной отрасли. Материальной основой строительства являются местные строительные материалы, разработка и совершенствование которых – важная научно-практическая задача отраслевых строительных институтов и строительных вузов.
Многообразие минерального сырья на территории Пензенской области и, в частности глин, делает актуальной задачу разработки видов и номенклатуры керамических изделий для выпуска в регионе. Строительный комплекс является одной из базовых высокорентабельных отраслей промышленности способной на основе местной минерально-сырьевой базы обеспечить стабильное развитие фирм и организаций, использующих глины и другие виды минерального сырья.
Для изучения основных физико-технических свойств глины для изготовления керамических материалов использовали глину Южно-Башмаковского месторождения (Башмаковский район Пензенской области).
Установленны основные физико-технических свойства и химический состав глин позволили выбрать эффективные добавки в шихту.
Месторождение расположено в 0,8 км юго-восточнее р.п. Башмаково, где имеются железная дорога на г. Москву и автодорога, вся необходимая инфраструктура для добычи сырья и производства строительной продукции.
Объем запасов один из наиболее значительных- 1326 тыс.м3. Запасы утверждены в 1987 г. (номер протокола ТКЗ №394).
Полезная толща не обводнена и вскрыша не требует значительных затрат на съем.
Горнотехнические условия благоприятны для разработки месторождения открытым способом.
Средние показатели физико-механических свойств глин следующие: Число пластичности сырья – 18,6. Гранулометрический состав фракций в % по массе: 0-0,001 – 34,09-45,08 %; 0,001-0,005 – 8,5 -14,10 %; 0,005- 0,01 – 6,73-14,76 %; 0,01- 0,06 – 20,87-40,04 %.
Глины соответствуют ГОСТ и относятся по содержанию Al2O3 в прокаленном состоянии к группе кислого сырья; по содержанию Fe2O3 к группе с высоким содержанием красящих окислов. Распределение проб глинистого сырья по группам пластичности представлены в табл. 1.
Таблица 1
Группа сырья по дисперсности |
Рядовая |
|
Проба |
% |
|
Среднедисперсное |
45 |
78 |
Низкодисперсное |
12 |
23 |
Распределение проб глинистого сырья по группам дисперсности представлены в табл. 2.
Таблица 2
Группа сырья по дисперсности |
Рядовая |
|
проба |
% |
|
Среднедисперсное |
2 |
3 |
Низкодисперсное |
56 |
97 |
Итого |
58 |
100 |
Физико-механические свойства сырья представлены в табл. 3.
Таблица 3
Показатель |
Единица измерения |
Значения |
Формовочная влажность |
% |
22,5-36,6 |
Коэффициент чувствительности к сушке по методу Чижского |
сек |
58-60 |
Воздушная линейная усадка |
% |
9,1- 9,6 |
Общая линейная усадка |
% |
8,7 -14,1 |
Водопоглощение по массе |
% |
8,9 -9,8 |
Предел прочности при сжатии |
МПа |
18,4 -21,7 |
Предел прочности при изгибе |
Мпа |
8,1- 9,9 |
Огнеупорность |
оС |
1200 |
По степени пластичности сырье почти целиком (96,5% ) относится к I классу (с числом-пластичности 15,8-26,3). По размерам включений все пробы относятся к группе с мелкими включениями.
Сырье относится к группе легкоплавкого с температурой плавления 1200-12600С, сырье относится к группе неспекающегося и к группе низкотемпературного спекания. При оптимальной температуре обжига 900-10000С водопоглощение черепка по массе более 6% и составляет 8,9-9,8%.
На основе установленных основных физико-технических свойств глин Южно-Башмаковского месторождения предложены корректирующие добавки в шихту для обеспечения керамике свойств в соответствии с ГОСТ. В качестве добавок использовали наиболее эффективные, повышающие физико-механические характеристики керамики:
- доменный шлак Липецкого металлургического комбината в количестве 5%, 10%, 15% от массы шихты;
- легкоплавкая глина Махалинского месторождения в количестве 10%, 20%, 30% от массы шихты;
- доломитовая мука в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;
-легкоплавкое стекло марки ТФ 4 с удельной поверхностью 1500 г/см2 в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;
- молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 1500 г/см2 Ухтинского месторождения в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;
Влажность шихты составляла 6 %, давление прессования – 50 МПа. Режим обжига: подъем температуры – 4,5 часа, выдержка при температуре 920 °С – 1,5 часа и остывание.
Результаты исследования составов и свойств шихты приведены в табл. 4.
Таблица 4
№ состава |
Добавка |
Прочность при сжатии, МПа |
Средняя прочность при изгибе, МПа |
Водопоглощение, масс. % |
1 |
песок 7% |
41,2 31,8 44,9 |
18,5 |
8,3 |
2 |
песок 7%
шлак 10% |
43,7 32,0 41,4 |
17,4 |
9,2 |
Показатель твердости по Моосу составов №1, №2 (табл. 4) – 6. Прогнозируемая морозостойкость более 100 циклов. Нами на основе анализа параметров технологии предложено формование облицовочной плитки и черепицы из глины Южно-Башмаковского месторождения методом полусухого прессования, так как этот способ наиболее экономически эффективен, в технологии используется пластическая масса с влажностью 8-10 %, в то время как при пластическом формовании влажность шихты составляет 18%.
Выводы:
Южно-Башмаковское месторождение глины Пензенской области по установленным наиболее значимым технико-экономическим показателям максимально пригодно для производства облицовочной плитки и черепицы и является наиболее перспективным месторождением.
Глины Южно-Башмаковского месторождения наиболее пластичны и содержат в своем составе большее количество оксида алюминия, что обеспечивает лучшие технические характеристики керамической продукции.
Глины Южно-Башмаковского месторождения Пензенской области с предложенными компонентами шихты и сырьевыми компонентами пригодны для производства облицовочной плитки и черепицы по технологии полусухого прессования керамических изделий соответствующих требованиям ГОСТ.
Установлены основные физико-механические свойства материалов для производства облицовочной плитки и черепицы :
- Прочность при сжатии, МПа – 39,1-37,4;
- Прочность при изгибе, МПа – 17,4-17,9;
- Водопоглощение, масс % – 7,3-8,3;
- Твердости по шкале Мооса – 6;
- Морозостойкость более 100 циклов.
В Южно-Башмаковском месторождении глин Пензенской области имеются достаточные запасы глины, которые могут обеспечить сырьем завод по производства облицовочной плитки и черепицы производительностью с общим объемом добычи глины 37 тыс. тонн в год, обеспечивая выпуск 1 млн. кв. м облицовочной плитки в год и 200 тыс. кв. м черепицы в год в течение 50 лет.
Библиографический список
- Саденко С.М., Мороз М.Н., Белякова Е.А., Белякова В.С. Анализ параметров и оценка разведанных месторождений глин Пензенской области с целью изучения возможности производства керамических материалов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/47178 (дата обращения: 04.04.2015).
- Калашников В.И., Мороз М.Н., Саденко С.М., Белякова Е.А., Москвин Р.Н., Белякова В.С. Эффективные глиношлаковые строительные материалы с использованием глины Южно-Башмаковского месторождения // Современная техника и технологии. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/02/5636 (дата обращения: 03.02.2015).
Количество просмотров публикации: Please wait