Новые возможности установки "Каскад" // Строительные материалы. 2007. № 2.

Шлегель И.Ф. - канд. техн. наук, профессор РАЕН, генеральный директор; 
Шаевич Г.Я. - исполнительный директор; Л.А. Карабут, канд. техн. наук, начальник отдела; 
Носков А.В. - начальник лаборатории; В.А. Астафьев, начальник отдела; 
Молодкина Л.Н. - технолог; 
Котелин П.Л. - начальник отдела Института Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (ООО «ИНТА-СТРОЙ», Омск);
Коровицкий Н.Л. - директор ОАО «Калачинский ЗСМ» (Омская обл.)

Сообщение о разработанной в нашем институте [1,2] серии новых глиноперерабатывающих установок «Каскад» вызвало большой интерес у специалистов кирпичной отрасли.

В настоящий момент установка «Каскад-13» изготовлена (Рис.1) и смонтирована в технологической линии Калачинского завода строительных материалов, где проводятся всесторонние испытания.

Получены предварительные положительные результаты, о которых будет доложено на ежегодной конференции «Керамтэкс». 

Но уже сейчас можно сказать, что у кирпичников появилась новая эффективная глиноперерабатывающая установка, значительно повышающая качество кирпича и обладающая уникальной способностью перемешивания и перетирания массы.

Это побудило нас начать цикл лабораторных работ по получению кирпича светлых тонов. В настоящее время ряд заводов выпускает такой кирпич, и он пользуется громадным спросом, но это производство базируется на использовании дефицитных светложгущихся глин, что является расточительством ценного сырья. 

Поэтому использование обычных глин для получения светлого кирпича является актуальным вопросом.

Задача осветления красножгущихся глин была решена ранее [3,4] путем введения мела или других карбонатсодержащих добавок в состав шихты. Однако внедрение в производство сдерживалось необходимостью тщательного перемешивания, что предполагало последовательное применение нескольких перерабатывающих машин и значительно усложняло технологию. 

С появлением установки «Каскад-13» появились перспективы внедрения наработанных лабораторных исследований в производство. Особое место занимает возможность использования для получения светлого черепка многотоннажных карбонатсодержащих отходов – гран-шлака и высококальцинированной золы, которыми завалены крупные промышленные города, и утилизация их отнимает громадные средства.

Наши исследования были проведены на глине Калачинского карьера и гран-шлаке Магнитогорского металлургического комбината (Табл. 1).
 

Образцы изготавливались как способом пластического формования, так и полусухого прессования с массовым содержанием измельченного гран-шлака: 20%, 30%, 40%, 50%. 

Изготовление образцов с окрашивающими добавками пластическим способом производилось из керамической массы, которая смешивалась с добавкой и пропускалась через лабораторную установку «КАСКАД-1». Далее из полученной шихты ручным способом с использованием матрицы размером 50х24х12мм формовались образцы.

По способу полусухого прессования изготовление образцов осуществлялось по следующей технологической схеме: керамическая масса с влажностью 20-24% с добавлением измельченного гран-шлака проходила обработку на «Каскаде»; полученная керамическая шихта высушивалась до влажности 12%; «полуфабрикат» пресс - порошка измельчался. Полученный пресс - порошок имел следующий гранулометрический состав: 25% - 2-3мм, 25% - 1,25-2 мм, 50% - 1,25-0,63 мм.

Прессование образцов осуществлялось на гидравлическом прессе с удельным усилием прессования Р=35 МПа. 

После обжига в муфельной печи получились образцы от красного до светло-желтого цвета (Рис. 2).
 

Были проведены испытания полученных образцов на прочность и на морозостойкость по экспресс-методу Н. Гиршвальда [5]. Данный метод является косвенным. Заключение о морозостойкости изделий делается по значению коэффициента структурности k_c,который определяется как отношение водопоглощения при нормальной температуре воды (В_н) к водопоглощению при кипячении (В_к).

В_н=(m₂-m₁)/m₁*100 (1)
В_к=(m₃-m₁)/m₁*100 (2)
k_c=В_н/В_к (3)

где m₁- масса обожженного образца; m₂-масса образца, насыщенного водой в нормальных условиях; m₃- масса насыщенного водой образца после кипячения. 

По данной методике керамические изделия считаются морозостойкими, если значение нормативного коэффициента структурности не менее 0,85. Результаты испытаний представлены в табл. 2.
 

Для подтверждения уникальной способности перемешивания установки «Каскад-1» были сформованы образцы с 40% гран-шлака. Одна из партий сырья не пропускалась через «Каскад-1», а перемешивание осуществлялось традиционным методом. На рис. 3 представлены 2 образца с одинаковым составом, но разного вида обработки.

Видно, что без активного перемешивания гранулированный шлак распределяется неравномерно с образованием отдельных конкреции и мало влияет на изменение цветности (Рис. 3,б) . Также снижается прочность и морозостойкость образца (коэффициент структурности k_c=0.83 меньше =0.85).

Были опробованы и другие добавки, влияющие на цвет керамики (Табл. 3).
 

В результате экспериментов возникла идея получения многоцветных поверхностей кирпича. Ряд полученных образцов представлен на рис.4.

Технология получения многоцветных кирпичей может быть весьма многообразна. Это широкое поле для дальнейших исследований. Однако даже подбор составов для однотонных светлых цветов черепка требует в каждом случае отдельных экспериментальных работ. 

Вальцы, бегуны, глинорастиратели, прослужившие верой и правдой более 100 лет в кирпичной промышленности, были изобретены и разработаны в конце позапрошлого века. Новый принцип обработки керамического сырья, разработанный в нашем институте, позволяет исключить из производства все известные глиноперерабатывающие машины и заменить их установкой «Каскад». Высокое качество подготовки сырья предполагает переход производства кирпича на качественно более высокий уровень, что требует подключения к этой теме специалистов из других регионов.

Экспериментальные работы с другими видами глин и вторичного сырья позволяет двигаться дальше по пути повышения эффективности кирпичного производства. 

Приглашаем к сотрудничеству в этом интересном и перспективном деле! 

Для расширения объема исследований нашим институтом принято решение о поставке лабораторных установок «Каскад-1» и «Каскад-2» для исследовательских институтов и заводских лабораторий по цене себестоимости их изготовления (230 тыс. руб. и 310 тыс. руб. соответственно).

Задача использования самых многотоннажных золо-шлаковых отходов ТЭС становится реальной, благодаря установке в технологической линии «Каскад-13». При частичной активации сырья на дисмембраторе [2] возможно введение до 80% золы в состав керамической шихты.
Параллельно с проведением всесторонних испытаний на Калачинском ЗСМ нашим институтом разрабатывается более мощная установка «Каскад-14» производительностью до 35 т\ч.

Список литературы:

1.    Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Карабут Л.А., Пашкова Е.Б., Спитанов В.В., Астафьев В.А. Установка «Каскад» для кирпичной промышленности // Строит. материалы. 2005.№2.
2.    Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Астафьев В.А., Карабут Л.А. Промышленная установка «Каскад-13» для глиноподготовки // Строит. материалы. 2005.№10.
3.    А.З. Золотарский, Е.Ш. Шейнман Производство керамического кирпича. М., Высшая школа, 1989. 
4.    И.А. Альперович Керамические стеновые и теплоизоляционные материалы в современном строительстве // Строит. материалы. 1996.№12.С.22-24. 
5.    Г.И. Книгина, Э.Н. Вершинина, Л.Н. Тацки Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей. М., Высшая школа, 1977.