Технология механоактивации глинистого сырья в производстве керамического кирпича пластического и жесткого формования.

Основная технологическая идея состоит в использовании механохимической активации для изменения свойств суглинков и создании условий для формирования оптимальной макроструктуры изделий из активированного сырья

Механоактивация при пластическом формовании должна заключаться не в измельчении грубодисперсных частиц, образующих структурный каркас керамической массы, а в изменении коллоидно-химических свойств ее поровой составляющей.

На Барышевском кирпичном заводе для улучшения реологических свойств и соответственно формуемости масс было решено увеличить количество коллоидной фракции в системе за счет введения в сырье глинистой суспензии. Суспензия готовилась на основе исходного сырья и подвергалась механической активации в жидкостном смесителе с сиреной роторного типа (роторный аппарат модуляции потоков – РАМП - инженера А. Звездина, изготовленного в Баскей»), показанного на рис. 1.

Добавка активированной суспензии в глинистое сырье приводит к снижению коэффициента внутреннего трения и одновременному росту сил сцепления между диспергированными частицами твердой фазы.

Изучение структуры глинистого сырья, активированного в жидкой среде, позволило установить, что причиной изменения ее технологических свойств является глубокое разрушение глинистых минералов. На рис. 2 представлены последствия активации Барышевского суглинка в РАМП. После активации частицы гидрослюды разрушаются до размеров 0,05-0,1 мкм. По сути дела обработка глинистой суспензии в смесителе приводит к тому же эффекту, что и вылеживание, но происходит это по времени гораздо быстрее.

Технологический участок по подготовке активированной добавки на Барышевском кирпичном заводе показан на рис. 3. Он состоит из двух резервуаров с пропеллерной мешалкой, жидкостного смесителя (РАМП), расходного резервуара для суспензии, прошедшей активацию, центробежных насосов, системы трубопроводов для подачи вместо воды затворения активированной добавки в смеситель перед прессом.

Промышленные испытания и внедрения показали, что добавка в заводскую шихту глинистой суспензии, подвергнутой активации в жидкой среде в процессе акустическо-гидродинамической обработки, привела на Барышевском и Колыванском заводах к повышению марки кирпича с М75 до М125 (табл. 1). Улучшение физико-механических свойств обожженных изделий произошло за счет повышения плотности кирпича, причиной которого стала высокая степень дисперсности глинистого сырья, прошедшего РАМП.

Таблица 1

Физико-механические свойства керамического кирпича

Состав шихты, масс. % на сухое вещество

Формовочная влажность, отн. %

Прочность кирпича, МПа

Водопоглощение, %

при изгибе

при сжатии

Барышевский кирпичный завод

Глина – 95,5; уголь – 3,4; опилки 1,1

24,5

1,85

9,45

18,6

Глина – 90,96; уголь – 3,2; опилки 1,09; суспензия – 4,75

23,5

2,32

12,35

16,4

Колыванский кирпичный завод

Глина – 96; уголь – 3,5; опилки 0,5

22,8

1,75

8,17

17,8

Глина – 90,75; уголь – 3,45; опилки - 0,45; суспензия – 5,35

22,2

2,45

11,32

15,6

Рис. 1. Схема жидкостного активатора:

1-ротор; 2-статор; 3 – отверстия

Принцип действия аппарата заключается в том, что обрабатываемый шликер подвергается механическому, акустическому и гидродинамическому воздействиям, в результате чего происходит глубокое разрушение природных глинистых и частичная аморфизация более твердых минералов.


а)

б)

Рис. 2 а) Микрофотография шликера до активации

б) Микрофотография шликера после активации


Рис. 3. Схема подготовки активированной добавки