КЛИНКЕРНЫЙ КИРПИЧ НА ОСНОВЕ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД.
Общеизвестно, что наличие в глиняном сырье карбонатной составляющей (мел, известь, доломит и т.п.) отрицательно сказывается на качестве производимой продукции. На красивой стене из облицовочного кирпича появляются так называемые «выссолы» (белесые разводы) - это признак наличия в сырье небольшого количества карбонатов.
При увеличении карбонатной составляющей могут происходить сколы поверхности кирпича или могут появиться трещины, в худшем варианте происходит разрушение изделий. Такие факты хорошо знакомы изготовителям отделочных материалов, использующих керамзит в качестве легкого наполнителя - содержащийся в керамзите кальций вызывает появление сколов на поверхности изделий. Причины подобных явлений хорошо известны - взаимодействие кальция с атмосферным воздухом в присутствии воды, точнее взаимодействие кальция с углекислым газом, содержащимся в атмосфере. Для штукатурок на основе извести даже существует технология насыщения оштукатуренных помещений углекислым газом с целью быстрейшего связывания соединений кальция - штукатурка быстрее «высыхает» и штукатурный раствор быстрее набирает прочность. Может показаться, что наличие соединений кальция в сырье - неизбежное зло, с которым очень тяжело бороться, но существуют технологии позволяющие создать на основе кальция минералы относительно стойкие к атмосферным воздействиям. Примером подобной технологии является технология производства силикатных изделий - например силикатный кирпич или ячеистый автоклавный бетон. При производстве ячеистого автоклавного бетона кальций связывается с кремнием с образованием высокопрочного минерала «тоберморита». Реакция образования минерала происходит за 12 часов при температуре около 190 градусов и давлении порядка 10-12 атмосфер в присутствии водяного пара в автоклаве. В качестве активного кремния используется тонко молотый кварцевый песок. Продукция получается (по немецкой технологии) очень качественная - при плотности порядка 400 кг/ куб. метр прочность на сжатие составляет более 30 кг/кв. см. Всем бы хороша технология, если бы не автоклавы и не помол кварцевого песка. Эксплуатация сосудов под давлением, инспектора Гостехнадзора... кто сталкивался, тот понимает, о чем разговор. Мельницы могут быть любые - немецкие, китайские или отечественные. Результат один - броня «летит». Раньше или позже. Кварц немного уступает алмазу по шкале Мооса - результат неизбежен. Помимо указанных требований для данной технологии существуют ограничения по сырью - кварцевый песок должен быть очень чистым (без глины), почти стекольного качества, да и известь нужна хорошая. Для производства силикатного кирпича проблемы остаются те же, разве что нет таких высоких требований к сырью.
Однако в природе имеются гигантские запасы сырья, в котором кремний находится в активном (аморфном) виде - различные трепела, опоки. Карбонатные трепела, т.е. содержащие кальций и кремний в широком диапазоне достаточно широко распространены и их запасы составляют миллиарды тонн. В настоящее время подобное сырье практически не используется для производства строительных материалов. Геологи при проведении изысканий стандартно относят эти месторождения для сельскохозяйственного назначения - раскисление почв, добавки в корма и т.п. Основное отличие кремния в кварцевом песке от аморфного кремния в трепелах и опоках - соответственно наличие или отсутствие кристаллической решетки. Если кремний в кварцевом песке химически стоек, очень прочен, то аморфный кремний трепелов легко вступает в различные химические реакции и очень легко размалывается до мельчайших фракций.
Наша компания активно занимается разработкой технологий получения различных строительных материалов на основе аморфного кремнезема трепелов и опок. Более подробно с нашими разработками можно ознакомиться на сайте:
Цепочка рассуждений достаточно проста - если для повышения активности и увеличения площади поверхности кварцевый песок размалывают с целью получения «тоберморита» при реакции с кальцием в автоклаве, то в трепелах и опоках кремний уже находится в активном (аморфном) виде. Оставался «пустяк» - найти условия протекания реакции взаимодействия соединений кальция и кремния.
В результате, нашей компанией была разработана технология производства различных высокопрочных строительных материалов - аналогов клинкерного кирпича и керамогранита. В качестве сырья использовалось месторождение карбонатного трепела «Стальное» с содержанием карбонатов до 42%.
Состав сырья:
-карбонатный трепел
-каустическая сода (NaOH)
Технология:
Измельченный трепел смешивается с каустической содой, происходит реакция взаимодействия аморфного кремнезема с каустической содой, полученная шихта определенным образом обрабатывается, формуются изделия в виде кирпича, плитки, блоков и т.п., изделия обжигаются в печи при температуре около 1000 градусов и далее охлаждаются по стандартной технологии.
Характеристики получаемой продукции:
-прочность на сжатие - более 600кг/кв.см, что соответствует клинкерным изделиям (из карбонатного трепела месторождения «Стальное» - 912 кг/кв.см).
-морозостойкость - не менее 300 циклов
-водопоглощение за сутки - минимальное, до 0%
Технология не имеет ограничений по форме выпускаемой продукции - от фигурной тротуарной плитки до пустотного облицовочного кирпича, а также не имеет ограничений по размерам выпускаемых изделий - от кирпича или брусчатки, до крупногабаритных блоков (например, фундаментных) или плит. При добавлении минеральных пигментов возможно получение изделий широкой цветовой гаммы.
Достоинством разработанной технологии является ее элементарная простота, возможность использовать в качестве сырья практически любые породы или их композиции (например - доломит и диатомит или глинистый трепел, а также диатомит и промышленные отходы с высоким содержанием кальция) и самое главное - минимальное время на получение готового изделия.
Длительность технологического процесса от карьера до получения высококачественного кирпича или плитки составляет примерно 12 (двенадцать) часов (время обжига: 2 - 6 часов в зависимости от размеров изделий), что выгодно отличает предлагаемую технологию от традиционной технологии производства клинкерных изделий, где обжиг при гораздо более высоких температурах производится сутками, и это не считая времени на подготовку сырья.
В настоящее время разработанная технология патентуется.
Автор статьи - Александр Фащевский: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.