|
УДК
Ходаковська Т. В., інженер,
Огороднік І.В., канд.техн.наук,
Дмитренко Н.Д., інженер, НДІБМВ
ХІМІКО-МІНЕРАЛОГІЧНИЙ СКЛАД ТА КЕРАМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КАОЛІНУ ХМЕЛІВСЬКОГО РОДОВИЩА
Розвиток сировинної бази являється головною задачею виробництва будівельних матеріалів різного призначення, в тому числі і клінкерних виробів.
Традиційним джерелом сировини для виробництва будівельної кераміки є наявні в Україні родовища первинних та вторинних каолінів, вогнетривких та тугоплавких природних глин. Зростання експорту та обмеженість запасів цієї високоякісної сировини визначають необхідність її раціонального використання, посилюють актуальність ширшого залучення техногенної сировини в технологію виробництва.
В представленій роботі розглянуто комплекс питань які включають в себе вибір і дослідження фізико-хімічних особливостей некондиційної сировини природного походження. Для виробництва керамічних клінкерних матеріалів в якості некондиційної сировини природного походження інтерес представляє каолін Майдан-Вильського родовища.
Відомо, що кондиційні каоліни Майдан-Вильського родовища використовували в технології виробництва вогнетривких виробів та керамічних плиток різного призначення.
Некондиційні каоліни відрізняються від кондиційних каолінів вмістом польовошпатової складової, що представляє інтерес для синтезу керамічних мас зі спеченим черепком. Свідчення про використання некондиційного каоліну у виробництві клінкерних виробів в літературних даних відсутні.
Каолінова сировина Майдан-Вильського родовища знаходиться в Шепетівському районі Хмельницької обл., в 6 км. на схід від залізничної станції Майдан-Вила. Розвідка родовищ Майдан-Вильських каолінів була проведена в 1950-1965р.р.
Як відомо /1/, Майдан-Вильські каоліни є лужні та розвинені по гнейсам, гранітам та магматитам. Потужність їх складає 0,6─12,8, в середньому 5 м. Середня потужність вскриші порід 2,4 м.
Хімічний склад дослідної сировини представлений в табл. 1. Як свідчать отриманні результати, каолін Майдан-Вильського родовища за вмістом АL2О3 (>14 %) відноситься до напівкислої сировини. Даний каолін характеризується середнім вмістом оксидів заліза 1,30 % і високим вмістом лужних оксидів ─ 3,71 %. Вміст лужно-земельних оксидів (СаО + MgO) є низький – 0,58 % (див. табл. 1).
Таблиця 1
Хімічний склад дослідної сировини
Вміст оксидів, % |
SiO2 |
TiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
MnO |
MgO |
CaO |
Na2O |
K2O |
P2O5 |
Li2O |
S |
Cl |
в.п.п. |
59,02 |
0,32 |
27,27 |
1,30 |
0,01 |
0,25 |
0,33 |
0,13 |
2,58 |
0,03 |
0,01 |
0,00 |
0,90 |
6,46 |
Мінералогічний склад каоліну Майдан-Вильського родовища визначали шляхом термічного аналізу на дериватографі МОМ (Угорщина) в повітряному середовищі.
В середині проби одночасно проводили заміри температури (до 1000 °С), зміни маси (термогравіметрична крива – ТГ), швидкості зміни маси (диференціально-термічна крива – ДТГ), зміни ентальпії (диференціально-термічний аналіз – ДТА). Швидкість підйому температури при нагріванні складає 10 °С/хв., еталоном служить прокалений глинозем. Маса дослідної проби – 500 мг при чутливості вагів 100мг.
120 580 960
Рис. 1. Диференціально-термічний аналіз каоліну
Майдан-Вильського родовища
Проба каоліну Майдан-Вильського родовища (рис.1) характеризується наявністю ендотермічного ефекту з максимумом при температурі 120 °С, пов’язаного з виділенням міжшарової молекулярної води із глинистих мінералів, в основному гідрослюди.
При температурі 580 °С простежується ендотермічний ефект, пов’язаний з виділенням конституційної (структурної) води із глинистих мінералів типу каолініту.
Зафіксований ендотермічний ефект при температурі 960 оС, пов’язаний з низькотемпературною кристалізацією новоутворень, що може забезпечити високі експлуатаційні властивості дослідного каоліну (див. рис. 1).
Зміну маси дослідного каоліну при нагріванні через кожні 100 °С у відсотковому співвідношенні зафіксувала термогравіметрична крива.
В табл. 2 представлено зміну маси проб дослідної сировини при нагріванні до 1000 °С.
Таблиця 2
Зміна маси проби каоліну Майдан-Вильського родовища
Зміна маси, %, при температурі, °С, % |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
0,6 |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
2,0 |
4,3 |
4,5 |
4,6 |
4,7 |
Як показано в табл. 2, каолін характеризується загальною втратою маси – 4,7 % при нагріванні до 1000 оС.
Дисперсність каоліну Майдан-Вильського родовища (див. табл. 3) характеризується високим вмістом (до 42 %) частинок піщаної фракції розміром більше 0,06 мм, низьким вмістом частинок пилуватої мілкої фракції до 6,45 % та глинистої фракції (розмір частинок від 0,005-0,001 + < 0,001 мм) до 32,30 %.
Таблиця 3
Дисперсність каоліну Майдан-Вильського родовища
Вміст частинок, %, з діаметром зерен, мм |
Більше 0,06 |
0,06-0,01 |
0,01-0,005 |
0,005-0,001 |
<0,001 |
42,00 |
19,25 |
6,45 |
9,35 |
22,95 |
В залежності від чутливості до сушіння глинисту сировину поділяють на групи у відповідності з ДСТУ Б В.2.7-26 ”Сировина глиниста. Методи визначення чутливості глин до сушіння”.
Представлена проба каоліну являється нечутливою до сушіння сировиною (див. табл.4).
Як свідчать результати табл. 4 некондиційний каолін Майдан-Вильського родовища за числом пластичності відноситься до умовнопластичної сировини (число пластичності від 7 до 15).
В зв’язку з цим дослідні зразки формували пластичним способом. Формувальна вологість каоліну складає 20,56 %.
Таблиця 4
Властивості дослідних зразків каоліну
Формувальна вологість % |
Чутливість до сушіння, с |
Пластичність |
20,56 |
277 |
7,46 |
Ступінь спікання дослідних зразків вивчали шляхом випалу в лабораторній муфельній печі в інтервалі температур 1050-1250 °С. В залежності від температури і ступеню спікання глиниста сировина підрозділяється на групи, які характеризуються водопоглинанням від 2-5 %, що повинне мати місце не менше ніж в двох температурних точках з інтервалом 50 оС.
Аналіз моделей спікання каоліну Майдан-Вильського родовища (рис. 2) показав, що каолін являється середньоспікаючою сировиною середньотемпературного спікання з інтервалом спікання 100 оС.
Так після випалу в інтервалі температур 1150-1250 оС водопоглинання зразків становить 5,03-2,53 % без признаків перепалу і деформації. Крім цього, зразки каоліну Майдан-Вильського родовища характер изуються усадкою 9,02-10,2 %.
Після випалу в інтервалі температур спікання дослідного каоліну (1150-1250 оС) зразки характеризуються міцністю на стиск 45,85-61,65 МПа (див. рис. 3).
Отже, аналіз хіміко-мінералогічного складу і кераміко-технологічних властивостей показав, що некондиційний каолін Майдан-Вильського родовища являється середньоспікаючою сировиною, середньотемпературного спікання з інтервалом спікання 100 оС. Зразки на основі каоліну Майдан-Вильського родовища характеризуються показниками міцності на стиск Rст = 45,85-61,65 МПа.
Таким чином, на основі каоліну Майдан-Вильського родовища при розробці складів мас і технологічних параметрів можливо отримати клінкерні керамічні вироби з високими експлуатаційними властивостями, що і являється предметом наших подальших досліджень.
Висновки:
1. Аналіз хіміко-мінералогічного складу і кераміко-технологічних властивостей показав, що некондиційний каолін Майдан-Вильського родовища відноситься до напівкислої сировини, є середньопластичною та нечутливою до сушіння сировиною.
Даний некондиційний каолін являється середньоспікаючою сировиною, середньотемпературного спікання з інтервалом спікання 100 оС. Зразки на основі каоліну Майдан-Вильського родовища характеризуються показниками міцності на стиск Rст = 45,85-61,65 МПа.
2. Встановлено, що на основі некондиційного каоліну Майдан-Вильського родовища можливо отримати клінкерні вироби з високими експлуатаційними властивостями.
Література:
1. Каолины Украины Справочник Под. ред. Академіка АН УССР Ф.Д. Овчаренка ─ К.: Наукова думка, 1982. ─ с.67.
Хіміко-мінералогічний склад та кераміко-технологічні властивості некондиційного каоліну Майдан-Вильського родовища /Ходаковська Т. В., Огороднік І.В., Дмитренко Н.Д.// Збірник Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка. -2006.-№__.-С___: Бібліограф.:1 назв.
Аналіз хіміко-мінералогічного і кераміко-технологічних властивостей показав, що некондиційний каолін Майдан-Вильського родовища відноситься до напівкислої сировини, являється середньопластичною та нечутливою сировиною до сушіння.
Даний некондиційний каолін являється середньоспікаючою сировиною, середньотемпературного спікання з інтервалом спікання 100 оС. Зразки на основі каоліну Майдан-Вильського родовища характеризуються показниками міцності на стиск Rст = 45,85-61,65 МПа.
Встановлено можливість отримання керамічних клінкерних виробів, на основі некондиційного каоліну Майдан-Вильського родовища з високими експлуата-ційними властивостями.
Химико-минералогический состав и керамико-технологические свойства некондиционного каолина Майдан-Вильского месторождения /Ходаковска Т. В., Огородник И.В., Дмитренко Н.Д.// Збірник Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка. -2006.-№__.-С___: Бібліограф.:1 назв.
Анализ химико-минералогического состава и керамико-технологических свойств показал, що некондиционный каолин Майдан-Вильского месторождения относится к полукислому сырью, является середнепластичным и нечувствительным к сушке сырьем.
Данный некондиционный каолин является среднеспекающим сырьем, среднетемпературного спекания с интервалом спекания 100 оС. Образцы на основе каолина Майдан-Вильского месторождения характеризуються показателями прочности на сжатие Rсж = 45,85-61,65 МПа.
Установлено возможность получения клинкерных изделий, на основе некондиционного каолина Майдан-Вильского месторождения с высокими эксплуатационными свойствами.
Chemical and mineral composition and ceramic technological properties of non standardized kaolin of Maidan Vilsky deposit /Khodakovskaya T.V., Ogorodnik I.V., Dmytrenko N.D.// Збірник Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка.─2006.─№___.─Р.___: Refs.:1 titles.
Analysis of chemical and mineral composition and ceramic – technological properties has shown that the non-standardized kaolin of Maidan Vilsky deposit is attributed to semi-acid raw material, it is medium plastic and it is a material which is not sensitive to drying.
This non standardized kaolin is a hall-sintering raw material with sintering range 100 ºC. Kaolin based samples are characterized by the compressive strength Rcompr=45,85-61,65 MPa.
It was proved the possibility to obtain clinker products on the base of non standardized kaolin of Maidan Vilsky deposit with high service properties
|
