Способы повышения качества глинистых пород. Механический и физический способы обработки глинистых пород.

Для повышения качества керамических изделий разработано значительное количество способов управления механическими и физико-химическими свойствами глинистых пород, конечной целью которых является разрушение их природной структуры. Процессы направленного структурообразования в таких системах возможны лишь в условиях непрерывного разрушения структур с обратимыми (по прочности) контактами между частицами дисперсной фазы. Изменение энергетического состояния вещества при этом принято называть активизацией.

 Известны следующие технологические и физико-химические способы воздействия на глинистые породы с целью улучшения их качества:

- механическая дезагрегация сырья;

- пластическая переработка глинистых дисперсий;

- вылеживание предварительно переработанной массы;

- паропрогрев массы;

- вакуумирование формовочной массы;

- обработка гидрофильными и гидрофобными ПАВ;

- ионный обмен на поверхности частиц глинистых минералов; дегидратация;

- ультразвуковое диспергирование;

- электроимпульсная обработка в водной среде.

 Последние четыре способа, несмотря на физико-химическую эффективность, практически не применяются из-за их низкой технологичности, повышенной энерго- и металлоемкости.

 Способы активации глинистого сырья в технологии стеновой и строительной керамики в зависимости от характера воздействия подразделяют на физический, механический, химический, биологический, и комплексный.

Механическая обработка глины осуществляется с помощью глинообрабатывающих машин и имеет цель: выделить или измельчить каменистые включения, гомогенизировать керамическую массу и получить необходимые формовочные свойства. Каменистые включения выделяют из глины, пропуская ее через винтовые камневыделительные вальцы или применяя другие специализированные машины.

К физическим способам активации можно отнести также методы, которые в настоящее время выполнены только на уровне лабораторных исследований: обработка дисперсий высоковольтным импульсным разрядом, магнитная обработка воды затворения, использование ультразвука и др.

Подогрев массы. В глиносмесителе осуществляют паро- или газопрогрев глиномассы при температуре 50-80°С через систему нагревательных трубок, что облегчает работу головки пресса и подготавливает отформованное изделие - сырец к более быстрой сушке.

Вакуумирование. При формовании керамического кирпича и камней используют пресса с вакуум-камерой, в которой создается разряжение порядка 600-740 мм рт.ст. При этом происходит удаление воздуха и частично паров воды из глиномассы, благодаря чему масса становится прочнее в сушке и обжиге. При вакуумировании уменьшается на 1-2% влажность глиномассы и на 25-30 % уменьшается усадка керамических изделий при сушке и обжиге. При формовании более пластичных масс вакуумирование должно быть более глубоким.

Виброформование - технологический прием решения задачи устранения свилеватости в отформованных изделиях. При этом осуществляется вибрация глиномассы при движении в головке и мундштуке пресса. Вибрация способствует своеобразному разжижению глиномассы по всему объему. В настоящее время теория изменения тиксотропных свойств глиняных масс при действии на них вибрации практически не исследована.

56. Химическая активация глинистых материалов. Биологическая обработка глинистых пород.

Химическая активация заключается в том, что в дисперсионную среду вводятся поверхностно-активные вещества, электролиты или водорастворимые полимеры - универсальные регуляторы свойств технических дисперсий. Химическая активация суглинков с помощью ПАВ улучшает не только реологические и сушильные свойства масс, но и качество обожженных изделий: марка кирпича повышается на 1-2 единицы, Кроме поверхностно-активных веществ в технологии широко используются электролиты, щелоче- и кислотосодержащие добавки-отходы. Введение в глиномассу добавок слабоконцентрированной (рН 4,5-5,0) ортофосфорной кислоты способствует снижению кажущейся энергии активации твердофазных реакций и интенсификации в них процессов силикатообразования и диссоциации кальцита. Гидролизный лигнин, имеющий в своем составе химически активные компоненты комплексно воздействует на свойства глиномасс.

Одним из методов регулирования свойств грунтов, в том числе глинистого сырья, является использование жизнедеятельности бактерий, участвующих в разложении органических веществ и разрушении глинистых минералов.

Наибольшей степени воздействия бактерий подвергается монтмориллонит (разрушается 62,3 % массы исходного минерала, переходит в раствор 48,9 %), гидрослюда (соответственно 38,1 и 29,6 %) и каолинит (33,4 и 23,1 %). Кварц практически не разрушается.

Разрушение и растворение минералов силикатными бактериями связывают с действием выделяемых ими органических кислот, катализируемых ферментами. Водорастворимые соединения, образующиеся под воздействием бактерий на минералы, проявляют себя в комплексе как поверхностно-активные вещества.

Практический опыт использования биологических методов активации глинистого сырья показал их высокую эффективность за счет повышения качества шихты, снижения топливно-энергетических затрат при изготовлении изделий и улучшения физико-механических свойств керамического черепка.

Заслуживает внимание исследователей метод комплексной активации глинистых пород, а также активация глиномасс и глинопорошков на стадии их перемешивания, формования и грануляции. Поверхностная обработка сырцовых гранул активными химическими реагентами обеспечит хорошую влагопроводность отформованных изделий и спекаемость их при обжиге.

57. Современные способы производства изделий строительной керамики. Комбинированный и шликерный способы производства изделий.

Технологический процесс изготовления изделий стеновой керамики включает следующие основные операции: переработка глиняной массы, формование изделий, их сушка и обжиг.

В настоящее время приняты следующие способы изготовления керамических изделий: пластический; жесткое формование; полусухое прессование; комбинированный способ, шликерное литье.

При пластическом методе формования влажность шихты в зависимости от свойств глиняного сырья, находится в пределах от 18 до 22 %. При жестком методе формования формовочная влажность на 3-4 % ниже, чем при пластическом. Полусухой способ производства изделий предусматривает формование из сыпучих масс влажностью 8-12 %.

Комбинированный способ. При этом способе глинопорошок готовится по технологии полусухого прессования с последующим его затворением водой до формовочной влажности и формованием изделий по пластической технологии. Такая технология обеспечивает высокую степень гомогенизации и качества керамических изделий.

По шликерному способу исходные материалы предварительно измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды (влажность смеси до 40 %) до получения однородной текучей массы (шликера). Шликер используют непосредственно для изготовления изделий (способ литья) или для приготовления пресспорош-ка, высушивая его в распылительных башенных сушилках. Шликерный способ применяют в технологии фарфоровых и фаянсовых изделий, облицовочных плиток.