УДК 666.3\7

І.В.Огороднік,канд.техн.наук,зав.лабораторії
І.Ф.Телющенко, канд.техн.наук техн. директор
ТОВ”Wienerberger”
Н.Д.Дмитренко, наук. співробітник
Т.В.Ходаковская, мол. наук. співробітник НДІБМВ
м.Київ

В умовах розвитку ринкової економіки та гострою конкуренцією з продукцією Европейских виробників перед керамічною промисловістю стоїть задача виготовлення якісної продукції.
Дуже важливо отримати лицьову цеглу з поверхнею без будь-яких пошкоджень. Крім цього необхідно, щоб ці пошкодження не з'явились в процесі експлуатації лицьової цегли.
Для виробництва керамічної цегли, як правило, використовують полі- мінеральну глиняну сировину з великим вмістом вільного кварцу, карбонатів кальцію та магнію. Крім цього глина вміщує розчинні солі - сульфати та хлориди лужних та лужноземельних металів. Наслідком використання такої сировини при виробництві лицьової керамічної цегли є дефекти лицьової поверхні "видуток" та висоли.
Особливості сировинної бази виробництва керамічної лицьової цегли ставлять задачу нейтралізації впливу вапняку та водорозчинних солей на якість лицьової цегли вже на етапі підготовки та формовки керамічної маси.
В літературі існує багато відомостей про різні засоби боротьби з цими явищами.
Для ослаблення дії "видутка" Августиник (1) запропонував спосіб подрібнення глини до розміру зерна менше 1 мм, який сприяє реакції вапняку з глинистими мінералами при випалі та утраті здатності до гідратації.
Авторами (2,3) для нейтралізації "видутка” запропоновано використання додатків до керамічної маси  хлорвміcтких відходів, які в малій кількості сприяють процесам дегідратації кальцію при низьких температурах. Недоліком цього методу є неможливість рівномірного усереднення цієї кількості домішок.
Включення вапняку можуть бути знешкодженні каталітичною дією хлоридів натрію, введеного в глину в кількості 1 %. При випалі таких мас утворюються сполуки 2СаО.SiO2 та 3СаО.AL2O3.
При використанні даного методу в ряді випадків при знешкодженні "видутка", на поверхні цегли з'являються водорозчинні солі NaCl, що при виробництві лицьової цегли недопустимі. Крім цього вказану кількість домішок неможливо також рівномірно усереднити.
 Універсальним методом знешкодження висолів є додаток в керамічну масу різних сполук барію (1,4,5).Частіш всього використовують ВаСО3, інколи використовують Ва(ОН)2. 8Н2О; ВаСL2. 2Н2О; ВаF2 та інші сполуки.
 Але використання навіть 0,5 % Ва-вмістких сполук в складі керамічної шихти значно підвищую собівартість цегли.
 На сьогоднішній день найбільш ефективним способом боротьби з включенням вапняку є його подрібнення до крупності зерна менше 1мм. Однак цього недостатньо при виробництві лицьової цегли. Якщо на лицьовій поверхні з'являється "видуток" навіть розміром менше 1мм , то це переводить цеглу в розряд рядової. Використання домішок Ва-вмістких компонентів та хлор-вмістких компонентів в складі керамічної маси в кількості 0,5-1% практично неможливе за рахунок недостатньої технологічної можливості рівномірного усереднення такої кількості домішок та значного росту собівартості цегли, що різко знижує її конкурентоспроможність на ринку будівельних матеріалів.
 Перед нами стояла задача нейтралізації дії "видутка" та водорозчинних солей, при зниженні собівартості лицьової цегли шляхом використання слідуючого способу виробництва: подрібнення компонентів керамічної маси до розміру зерна 0,8 мм, вилежування маси в шихтосховищі на протязі 7 діб, пластичної формовки при використанні мундштука зі зрошуванням. В ролі рідини для зрошення свіжевідформованого брусу використовується насичений розчин ВаСL2 чи ВаСL2.2Н2О.
Широко відомо в керамічній промисловості використання способу подрібнення компонентів керамічної шихти до зерна розміром не більш 1мм (1).
Відомо використання хлор-вмістких компонентів, як домішок в керамічну масу з метою нейтралізації дії вапняку (2,3). Також в літературі є дані про використання Ва-вмістких компонентів, в складі керамічної шихти, для зв'язування водорозчинних солей (1, 4,5 ).
Використання комплексного способу включаючого в себе подрібнення компонентів керамічної шихти до зерна не більш 0,8 мм; використання мундштука зі зрошенням; при використанні в ролі зрошувальної рідини насиченого розчина ВаСL2 чи ВаСL2.2Н2О, для нейтралізації видутка та водорозчинних солей  авторам невідоме.
Вживання в ролі зрошувальної рідини насиченого розчина ВаСL2 чи ВаСL2.2Н2О дозволяє достигнути необхідної мети за рахунок того, що згідно теорії електролітичної дисоціації при розчині в воді солі розпадаються на додано та від’ємні заряджені іони.
ВаСl2 =Ва2++Сl-
Внаслідок дисоціації електролітів на іони збільшується загальна кількість часток в розчині і збільшується енергетична активність іонів , що в свій час збільшує вірогідність гашення зерен вапняку розміром менше 0,8 мм іонами хлору, та нейтралізація водорозчинних солей катіонами барію. Хлористий барій - це є сильний електроліт, який в водних розчинах дисоціює повністю. Тому число іонів в них більше ніж в розчинах слабких електролітів рівної концентрації. В цьому і полягає більша ефективність використання покриття з насиченого розчину хлористого барію, ніж добавка його в керамічну масу. В керамічній масі, вологість якої складає 22-24%, не є достатньо кількості водної фази для дисоціації хлористого барію на іони. При цьому треба використовувати більшу кількість солі, що сприяє росту собівартості продукції, при відсутності достатнього ефекту нейтралізації дії "видутка" та водорозчинних солей.
При зрошуванні свіжевідформованого бруса насиченим розчином ВаСL2 чи ВаСL2.2Н2О, брус просочується даним розчином на глибину від 2 до 5 см, частинки вапняку розміром менше 0,8 мм, які знаходяться на поверхні брусу реагують з розчином ВаСL2, та зупиняють дифузію водорозчинних солей до лицьової поверхні цегли. Іони CL- знижують температуру дисоціації та інтенсифікують процес дисоціації СаСО3, а іони Ва 2+ зв'язують водорозчинні солі. Таким чином нейтралізується вплив СаСО3 та водорозчинних солей.
Оптимізація коагуляційної структури, сформованої при просоченні насиченого розчина хлоридів барію, провокує при випалі розвиток оптимальної кристалізаційної структури. Крім цього насичений розчин ВаСL2, який просочив свіжевідформований брус, сприяє спіканню керамічної маси при випалі. В цьому випадку ВаСL2  відіграє роль інтенсифікатора спікання. На основі оптимальної коагуляційної структури, сформованої внаслідок застосування даного способу формується така кристалізаційна структура, яка дозволяє крім бездефектної лицьової поверхні, отримати кращі фізико-технічні властивості цегли.
Для відпрацювання запропонованого способу нейтралізації водорозчинних солей та видутку (6) керамічні маси готували шляхом сумісного помелу компонентів на каскаді вальців грубого та тонкого помелу до розміру часток не більше 0,8 мм, вилежуванні маси в шихтосховище на протязі 7 діб, пластичного формування з використанням мундштука зі зрошуванням, сушкою в камерних сушарках та випалом в тунельній печі на протязі 54 годин при максимальній температурі випалу 10000С. В якості рідини для зрошування використовувався насичений розчин ВаСL2 чи ВаСL2.2Н2О. При цьому розчинність ВаСL2 в воді складає 35,7г/100г води, розчинність ВаСL2.2Н2О.в воді складає 44,6г\100г води.
Глини, які використовувались для отримання лицьової цегли відрізняються збільшеним вмістом СаО від 2,79 до 7,55 % та присутністю водорозчинних солей.  Вміст водорозчинних солей в глинистої сировині показано в таблиці 1.

 

Найменування сировини	Вміст водорозчинних солей мг\екв.100г.глини				Сумма мг\екв. 100г.глини
	Ca2-	Mg2+	Сl-	SO42-
Глина полімінеральна монтморилонітвмістка Сумська обл.	0,09	0,78	1,38	0,31	2,56
Глина полі мінеральна монтморилонітвмістка  Луганська обл.	0,86	0,76	0,51	0,39	2,52
Глина полімінеральна монтморилонітвмістка Івано-Франківська обл.	2,28	1,45	0,55	2,13	6,41

Результати випробувань показали, що використання, для отримання лицьової цегли, даного способу дозволяє суттєво знизити  водопоглинення керамічних виробів. Крім цього лицьова керамічна цегла характеризується лицьовою поверхнею без дефектів  відсутністю висолів та "видутку” на поверхні цегли.
Для встановлення можливості появлення висолів і "видутка” в процесі експлуатації на дослідній лицьовій цеглі проведені її іспити на капілярне підсмоктування та кипіння.
Як показали результати випробувань  дослідної керамічної цегли -дефекти лицьової поверхні відсутні.
Техніко-економічна ефективність впровадження знищення "видутка” та "висолів” в виробництві архітектурно-оздоблювальної кераміки, а саме лицьової керамічної цегли обумовлюється збільшенням виходу лицьової цегли до 86 %.
 Очікуваний економічний ефект тільки від збільшення випуску лицьової цегли до 86 % в рік складе 18 060 000 грн. в рік.

ЛІТЕРАТУРА

1. Августиник А.И. Керамика. – Л.: Стройиздат, 1975. – 591 с.
2.Нестеровский С.Г. Исследование влияния отходов цветной метал-лургии на качество грубой стеновой керамики пластического фомования. Автореф.дис…канд.техн.наук.Днепропетровск.1980.-21с.
3. Чемкасова С.В. Кальций и магнийсодержащие фазы в изделиях строительной керамики на основе карбонатных глин // Тр.ВНИИСТРОМа.1975.-Вып.33(61).- С.140-143.
4. Зальманг Г. Физико-химические основы керамики. – М.: Госстройиздат, 1959. – 363 с.
5. Способы предотвращения высолов на глиняном кирпиче // Обзорн.информ.М.: ВНИИЭСМ.-1977.-С.1-55.
6. Заявка № a 200610614 від 09.10.2006 р. Огороднік І.В., Телющенко І.Ф., Дмитренко Н.Д., Ходаковська Т.В. "Спосіб знищення "видутка” та "висолів” при виробництві лицьової цегли”.