Влияние минералогического и химического состава некоторых глин Украинской ССР на вспучивание их при термообработке —

Необходимость всемерного расширения производства легких заполнителей для бетона, особенно керамзита, требует усиления исследовательских работ по изучению свойств сырья, предназначенного для этой цели. Очень важное значение имеет, в частности, дальнейшая разработка вопросов термической обработки глинистого сырья и влияния минералогического состава глин на процессы его вспучивания.

В настоящей работе освещены результаты проведенных в Институте строительных материалов и изделий АСиА УССР исследований по вспучиванию некоторых видов глин, принадлежащих к характерным минералогическим типам. Исследования тесно увязывались с химическим составом глин и искусственных смесей на их основе.

Данные о химическом составе и минералогических типах исследованных глин приведены в табл. 1 (в %).

После опытных обжигов по ускоренному режиму оказалось, что только одна из испытанных в виде без добавок. Оптимальная температура вспучивания его 1140—1160°. При обжиге он интенсивно поризуется. Образующиеся поры пе имеют правильной формы, структура их—неоднородная, ноздреватая. Ячейки в поперечнике достигают 5—10 мм. Имеется большое количество сообщающихся пор. Стенки ячеек и поверхность образцов значительно остеклованы. Цвет образцов—светло-зеленый. Объемный вес их 0,70—0,74 г/см3.

Для получения в процессе вспучивания более тугоплавкой и вязкой массы в крымский кил вводился чистый глинозем 15% к весу).

Увеличение содержания привело к замедлению процессов порообразования и вспучивания, что в свою очередь вызвало уменьшение размера пор в поперечнике с 5—10 до 0,5—2 мм. Большинство пор имеет круглую форму, основная масса их замкнутая, структура более однородная. Остекловывание стенок и поверхности образцов уменьшилось, но не прекратилось.

При ускоренном режиме обжига вспучивание остальных исследованных нами глин (кроме крымского кила) не дало желаемых результатов.

Никифоровская глина имеет химический состав, близкий к оптимальному, однако при термообработке она не поризуется.

Химический состав глии корректировался введением добавок. При этом учитывался состав исходного сырья и оптимальный состав массы, определенный нами ранее на основании экспериментов по вспучиванию глин и сланцев разных месторождений, а также ряда искусственных смесей.

Как оптимальный, был принят еле ДУЮЩИЙ состав:

SiO,9 — 64%

АОз — 22%

Ro + R —14%

На основании заданного оптимального химического состава массы рассчитывались и приготавливались искусственные смеси, данные о которых приводятся в табл. 2.

Все семь видов шихты при температуре 1160—1250° вспучиваются и поризуются. Однако шихты Л» 2, 3 и 4 при обжиге вспучивались плохо. Особенно это относится к шихтам № 2 и 4, главными компонентами которых является глуховецкий каолин. Шихта № 2, вспучиваясь, превращается в мелкопористую белую ячеистую массу. Поры в диаметре имеют величину от долей до 2—3 мм. Стенки между порами плотные, утолщенные, оплавленные. Поверхность образцов интенсивно остеклована. Объемный вес 0,8—0,9 г/см3.

Лучше вспучивались образцы нз шихты № 3, но они также оплавлены с поверхности и внутри, объемный вес их 0,6—0,7 г/см3.

Пронизанная небольшими (меньше 1 мм в поперечнике) круглыми замкнутыми порами. Структура массы однородная, цвет белый. Поверхность образцов оплавлена. близок к единице.

Многие виды шихты, приготовленной на основе глуховецкого каолина с различными добавками (молотый кварцевый песок, кальцинированная сода, окись магния, магнезит, доломит, железный сурик, бурый уголь, древесные опилки), не показали заметного вспучивания.

Только шихта № 2, в которую, помимо корректирующих химический состав массы добавок (песка, соды, окиси магния), был введен и газообразователь в виде двуводного гипса (CaSOi 2HsO), в процессе обжига поризовалась и вспучивалась.

Шихта № 4, в которой 50% глуховецкого каолина были заменены часов-ярской глиной, проявила способность к порообразованию без введения газообразователя. В этом, возможно, проявилась положительная роль добавки монотермита, как породообразующего глинистого минерала часовоярской глины.

Шихты № 5, 6 и 7 хорошо вспучивались и поризовались. Структура полученных образцов—однородная, мелкопористая, стенки ячеек тонкие, поверхность образцов шероховатая, корка тонкая. Вес образцы легкие, объемный вес; в пределах 0,1—0,6 г/г ч3.

Типичная мономориллонитовая мономииеральная глина—крымский вспучиваясь и поризуясь при обжиге, не дает образцов с характерной для керамзита структурой. Как уже говорилось выше, происходит интенсивное остекловывание поверхности образцов и стенок пор, структура ячеек в образцах неоднородная, имеется большое количество крупных, сообщающихся -между собой.

Глина монтморнллонитовон группы— горбскин бентонит, у которой породообразующими глинистыми минералами являются бенделлит и монтмориллонит, при обжиге дает образцы с типичной для керамзита структурой ячеек.

Васильковская и никифоровская глины (сложенные каолиннто-гидрослюдистым минеральным типом) при вспучивании также дали образцы с типичной для керамзита структурой.

При корректировании химического состава пяти из семи исследованных видов шихты вводилась окись магния. Она служила не только эффективным флюсующим материалом, но сыграла также положительную роль в создании оптимальной вязкости испытываемых масс в процессе вспучивания, обеспечивая до статочную их «длинноплавкость».

Глины, в которых содержится гндрослюда уже в значительной степени монтмопиллонизировавшаяся, обладают достаточной степенью вспучиваемостн.

Хорошо вспучиваются также глины гидрослюдисто-каолиинтового минерального типа с преобладанием гидрослюды. Объемный вес образцов из этих глин колеблется от 0,40 до 0,60 г/см3 (в куске).

Степень вспучиваемости глии этого минерального типа уменьшается вместе с увеличением содержания каолинита. Когда каолинит значительно преобладает над гидрислюдой, глины почти полностью теряют способность вспучиваться при принятых температурах обжига.

Хоре вспучиваются глины, в которых, помимо гидрослюды и каолинита, содержатся хлорит и монтмориллонит, а в крупной фракции и сидерит. Соответственно уменьшается степень вспучиваемости пород, глинистая часть которых представлена:

а) гидрослюдой,кварцем,каолинитом;

б) гидрослюдой и кварцем:

в) гидрослюдой, кварцем, кальцитом.

Вспученные образцы из глин этой группы имеют объемный вес в пределах от 0,50 до 1,10 г/см3 (в куске).

Наличие в глинистой части породы смеси гидрослюды типа кварца обеспечивает достаточную степень вспучиваемости породы только при преобладании гидрослюды над кварцем.

Большинство глин и суглинков. глинистая часть которых состоит из смеси кварца, калия и монтмориллонита, обладает вспучиваемости.