Использование техногенного сырья в производстве черепицы


А.В. Абдрахимов, научный сотрудник; В.З. Абдрахимов, доцент

Как показывает опыт градостроительства в стране, темпы развития новых городов Казахстана значительно отстают от проектирования и строительства новых городов в России. В связи с проблемами переходного периода и несвоевременного финансирования профилактических работ, проводимых на объектах жилищно-гражданского и общественного назначения, в первую очередь пришло в негодность подавляющее большинство мягких кровель. В данном случае простое и верное решение – это строительство или реконструкция кровель с использованием черепицы, что позволит приблизить города Казахстана к европейским стандартам.
   Глиняной черепицей называют керамические изделия, предназначенные для изготовления кровли по деревянной обрешетке. Черепичные кровли имеют большие преимущества по сравнению с железными и мягкими кровлями, асбестовым шифером. Они отличаются огнестойкостью по сравнению с другими типами кровельных покрытий, а также долговечностью. Кроме того, черепица является экологически благоприятной для окружающей среды и придает своеобразие архитектуре города, что положительно влияет на психику человека.
   Черепичная кровля значительно сокращает затраты на ремонт зданий. Так, железные кровли требуют покраски и ремонта каждые 2–3 года, при плохом уходе они служат не более 10–15 лет. Совершенно не выгодно использовать покрытие из рубероида: оно требует ремонта и покрытия асфальта лаком и другими битумами. Ремонт поврежденных частей кровли необходимого эффекта не дает, так как трудно выдерживать проектный уклон с соблюдением однородного покрытия. Местный ремонт недолговечен, кровля не выдерживает длительной эксплуатации. В случае частичного повреждения необходимо практически полностью перекрывать всю кровлю здания, а это дополнительные трудовые и материальные затраты. Черепичные кровли в сочетании с общей композицией здания к тому же придают городам красивый архитектурный облик.
   Глины, применяемые для производства черепицы, не должны содержать включений гальки и известняка крупнее 0,5–1,0 мм; должны обладать достаточной пластичностью, обеспечивающей хорошую формуемость массы, и невысокой чувствительностью к сушке, должны спекаться без коробления.
   При использовании высокопластичного сырья в массу вводят отощители (шамот, песок, полевой шпат и др.), в случае применения малопластичного сырья добавляют пластичную глину. Составы массы подбирают опытным путем.
   Согласно ОСТ 21-32-84 черепица изготовляется следующих типов: штамповая, пазовая ленточная, плоская ленточная, S-образная ленточная, мункунн и коньковая.
   На территории Казахстана черепица не производится, что связано с отсутствием местного кондиционного алюмосиликатного сырья. Поэтому проблема изыскания качественного сырья для производства черепицы – одна из важнейших. Один из путей ее решения – это использование отходов цветной металлургии, что является эффективным способом экономии природных материалов, при этом одновременно происходит утилизация техногенного сырья и вносится вклад в сохранение окружающей среды.
   Наиболее эффективным техногенным сырьем для производства черепицы является глинистая часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд Караоткельского месторождения Восточно-Казахстанской области, находящегося в 250 км от г. Усть-Каменогорска. По оценке геологов запасы глинистой части «хвостов» гравитации составляют 230–240 млн т, что значительно превышает в настоящее время запасы глин Веселовского (Украина), Артемовского и Нижне-Увельского (Россия), Акмолинского (Казахстан), взятых вместе [1].
   Глинистая часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд образуется после дезинтеграции и грохочения руды в виде пульпы влажностью 37–45%, цвет – от светло желтого до розового, плотность – 2,36–2,42 г/см3.
   ГЦИ, в отличие от традиционных глин, отличается более равномерным составом, так как получается мокрогравитационным способом. Известно, что каолины обогащаются мокрогравитационным и сухим способом, при этом первый способ наиболее эффективен [1, 2]. Кроме того, добыча ГЦИ не нуждается в предварительных, вскрышных работах и в усреднении. В табл. 1, 2 приведены качественные характеристики и химические составы 5 проб ГЦИ.
   Как видно из табл. 1, 2, ГЦИ более однородна, в отличие от традиционных тугоплавких глин. Однородность сырца, сформованного из глины, выдержанной в глинозапаснике, повышается, а прочность изделий увеличивается на 10–15%, по сравнению с изделиями, изготовленными из глины, взятой непосредственно из карьера. Так, например, такие известные глины, как Нижне-Увельская, Николаевская и Веселовская имеют непостоянный химический состав, содержащий соответственно оксиды, мас. %: SiO2 54–77, 59–72, 47–84; Аl2О3 18–41, 21–41, 21–27 [1, 2]. Химический состав ГЦИ, как это видно из табл. 1, в таких пределах не колеблется, так как при извлечении из нее руды цветных металлов мокрогравитационным способом, происходит ее усреднение. Глины высокой однородности за короткое время можно получить только в суспензии и шликере.


   Как видно из табл. 2, в ГЦИ полностью отсутствуют частицы размером более 0,5Ч10-6 м, а частицы размером 0,1–0,05Ч10-3 м не превышают 1%. Мокрогравитационный способ также способствует диспергации глинистых частиц и их равномерному распределению среди других минералов.


   Таким образом, использование в цветной металлургии для обогащения руды мокрогравитационного способа обогащения позволяет в значительной степени придать однородность ГЦИ. Усредненный химический состав ГЦИ представлен следующими оксидами, мас. %: SiO2 – 58,74; Аl2О3 – 19,1; TiO2 – 2,2; Fe2O3 – 6,21; MgO – 1,22; СаО – 1,76; R2O – 1,62; SO3 – 0,11; H2O – 1,08; п.п.п. – 7,24.
   «Хвостохранилище» для ГЦИ разбито на две секции. После накопления глинистой суспензии в первой секции «хвостохранилища», она поступает во вторую секцию. По мере накопления во второй секции в первой ГЦИ высушивается до нормальных эксплуатационных свойств.
   Спектральный элементный анализ, выполненный на спектрографе, показал наличие в ГЦИ циркония. По суммарному содержанию Al2O3+TiO2 ГЦИ является полукислым с высоким содержанием красящих оксидов (Fe2O3 более 3%). По содержанию частиц размером менее 0,001Ч10-3 м ГЦИ относится к дисперсному сырью, по пластичности – к среднепластичному, по чувствительности к сушке – к среднечувствительному, по огнеупорности – к тугоплавкому (огнеупорность 1500–1550°С), по спекаемости – к сильноспекающемуся с интервалом спекания 120–150°С.
   Результаты физико-химических исследований показали, что глинистые минералы в исследуемых «хвостах» в значительной степени представлены каолинитом. Минералогический состав ГЦИ представлен следующими минералами, мас., %: каолинит+иллит – 40...42, гидрослюда + монтмориллонит – 8–10; полевой шпат – 20–22; кальцит – 2; циркон – 2; ильменит – 3; оксиды железа – 3.
   Таким образом, глинистая часть «хвостов» гравитации (ГИ), в отличие от традиционных природных тугоплавких глин, имеет сложный минералогический состав, в то же время по технологическим свойствам не уступает, а по некоторым (реологическим, пластичности, спекаемости и т.д.) даже превосходит многие глины.
   Черепица изготовлялась по следующей технологии: ГЦИ измельчалась в дисковом истирателе до прохождения сквозь сито №1,25, затем увлажнялась водой до влажности 18–24% и вылёживалась для усреднения в течение 2-х суток. Из полученной массы на ленточном прессе получали волюшку, которая разрезалась и подавалась в пресс, где с помощью штамп-форм формовалась S-образная черепица. Затем изделия помещались в сушилки, где в качестве теплоносителя применялся воздух, нагретый до 50–80°С. Высушенная черепица обжигалась при температуре 1050–1100°С. Физико-механические показатели черепицы приведены в табл. 3


   Полученная черепица отвечала требованиям ОСТ 21-32-84.
   Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что в Восточно-Казахстанской области возможно организовать производство по выпуску черепицы из техногенного сырья без применения природных традиционных материалов. 


   Библиографический список:
   1. Абдрахимов А.В. Производство черепицы // Информационный листок ВКЦНТИ. Усть-Каменогорск. № 11. 2002. – 4 с.
   2. Абдрахимов В.З. Производство керамических изделий на основе отходов энергетики и цветной металлургии. – Усть-Каменогорск, Восточно-Казахстанский технический университет. 1997.– 290 с.


Список стройматериалов в алфавитном порядке
Страница 1: AL - антистатик
Страница 2: аренда - водопровод
Страница 3: водослив - желоб
Страница 4: жилье - короткобазовый
Страница 5: коррубит - наирит
Страница 6: наклейка - пергамин
Страница 7: перевозка - радиатор
Страница 8: разгрузка - средство
Страница 9: СРО - услуги
Страница 10: установка - ящик