Спосіб виготовлення пористо-пустотілих керамічних виробів

Спосіб виготовлення пористо-пустотілих керамічних виробів, що включає подрібнення, перемішування у заданому співвідношенні компонентів 3 64350 випалу керамічних виробів є одним із самих складних процесів керамічної технології, у ньому технологічні й теплотехнічні закономірності переплетені між собою. Процеси тепло- і масообміну протікають одночасно, накладаючись один на інший. Особливо складна картина виникає при випалі виробів, склад яких містить вигоряючі добавки, де на весь комплекс складних перетворень накладаються процеси горіння органічної складової. Тривалість процесу випалу виробів з вуглевмісної сировини обумовлюється тривалістю процесу вигоряння палива з керамічного матеріалу. Вона ж, у свою чергу, визначається тривалістю вигоряння вуглецю коксового залишку, що горить переважно за рахунок дифузії кисню. В інтервалі температур 350-520 °С при випалі спостерігається досить сильний екзоефект в результаті вигоряння органіки. По мірі розвитку процесу горіння вигоряючих добавок зразок віддає тепло в навколишнє середовище. Це тепло частково компенсує теплоту, яку необхідно витрачати на процес випалу при спалюванні технологічного (природний газ) палива. Заявлена корисна модель дозволяє вирішити питання скорочення витрат палива на випал виробів, за рахунок постійного підведення теплоти від згорання органовмісних відходів. Частина відходів починає горіти при низькій температурі - (350-520) °С (осад очистки стічних вод міських станцій аерації), а частина (відходи флотаційного збагачення вугілля) при високій температурі - (700-720) °С. На 4 цій основі можна розрахувати концентрації домішок в залежності від початкової пластичності основної глинистої маси без погіршення керамікотехнологічних властивостей та параметрів виробництва. Встановлено, що кількість корисної теплоти, яка використовується на процес випалу пористопустотілої керамічної цегли в першому температурному інтервалі (350-520) °С становить (16-18) %, а в другому (від 720 °С до 960 °С) - (3-60) %. Визначена корисна кількість теплоти відходів, які знаходяться в складі керамічної маси дозволяє зменшувати витрати технологічного палива на процес випалу цегли в залежності від концентрації відходів у складі керамічної маси. Приклад Керамічні вироби виготовляють пластичним способом формування із глини, пластичність якої складає 16 одиниць. Формуюча пластичність складає 11 одиниць. Для досягнення кінцевої пластичності 8-12 одиниць, необхідно знайти різницю між початковою пластичністю глини та формуючою пластичністю - 5 одиниць, по формулі на кожну одиницю пластичності припадає 4-6 % відходів, взятих в рівній кількості, тоді (4-5)-(6-5) % і відповідно отримуємо склад відходів 20-30 %, а склад керамічної маси складається з глини 80-70 %, відходи флотаційного вуглезбагачення 10-15 % та активний мул 10-15 %. Середній хімічний склад компонентів керамічної маси для виготовлення пористо-пустотілої керамічної цегли наведений у таблиці. Таблиця Середній хімічний склад компонентів керамічної маси Відхід флотаційного вуглезбагачення осад очистки стічних вод міських 17,6-33,8 станцій аерації Відхід флотаційного вуглезбагачення осад очистки стічних вод міських станцій аерації Вміст оксидів, % Fe2O3 CaO 2.30 0,97 Аl2О3 15,50 SiO2 45,0 7,3-26,9 8,9-16,7 Вміст оксидів, % ZnO CuO Na2O 0,50 SO3 2-3,5 1,9-8,3 1,5-6,8 Відходи станцій аерації (активний мул) - суспензії, що виділяються зі стічних вод в процесі їх механічної, біологічної і фізико-хімічної очистки. Вологість активного мулу, що вивантажується з вторинних відстійників після аеротенків, нижче 87 % та має вигляд вологої землі. Гранулометричний склад сухої речовини активного мулу з розміром 1,0 мм - 98,0 %, а більше 3 мм - 0,4 %. Зневоднені відходи флотації являють собою гомогенізований матеріал з розміром часток менш 1 мм і вологістю, що відповідає формувальній або трохи перевищує її. Включення у відходах представлені в основному вугіллям з розміром від 0,5 до 1,4 мм, у де 7,2-18,7 0,2-0,3 0,1-0,2 MgO 1,20 K2O 0,69 1,4-11,4 0,8-3,9 NiO Сг2О3 0,2-3,4 0-2,4 яких випадках вміст часток більше 1 мм досягає 11...12 %. Мінеральна частина відходів флотації досить стабільна. Процентне співвідношення складових оксидів практично змінюється тільки залежно від вмісту вугілля у відходах. Співвідношення мінеральної й органічної частини у відходах визначається їхньою зольністю, що перебуває в межах 55...80 %. Запропонована корисна модель сприяє підвищенню екологічної чистоти за рахунок здійснення комплексної утилізації відходів та зменшення площі земель під їх складування. Також має високу природоохоронну ефективність, обумовлену можливістю поетапної ліквідації раніше створених 5 звалищ відходів флотаційного збагачення та осадів міських станцій аерації. Використовуючи вигоряючі домішки в технологічному процесі, економія палива може бути досягнута без зниження якості кінцевих виробів та значної зміни технологічних параметрів. При використанні 10-18 % відходів з теплотою згорання 3570-7140 кДж/кг при обпалі цегли економія палива сягає 25-40 %, що в наш час є надто актуальним. Введення в глинисту масу органовмісних добавок дозволяє: створити енергозберігаючий процес випалу за рахунок забезпечення екзотермії в широкому температурному інтервалі (від 350 до 960 °С); розробити методику розрахунку концентрації домішок, виходячи з початкових властивостей глинистої сировини; Комп’ютерна верстка А. Крулевський 64350 6 одержати черепок необхідної щільності і міцність, які відповідають вимогам ДСТУ; збільшити пористість виробів та покращити рівномірний розподіл пор по об'єму, зменшивши їх діаметр. Використання органовмісних добавок, крім зниження щільності керамічних стінових виробів, дозволяє знизити собівартість продукції за рахунок економії основної сировини та зменшити теплопровідність виробів до 0,28-0,34 Вт/м °С. В свою чергу використання виробів стінової кераміки з низькою теплопровідністю дає змогу будувати приміщення з "теплою стіною", та економити до 20-25 % тепла, яке необхідне на нагрівання споруд. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601