Ввод химических реагентов

Физико-химическая обработка глиняной массы

Физико-химические методы обработки – методы, при которых меняются соотношения между отдельными фазами глиняной массы, и условия их взаимодействия. Условия взаимодействия между отдельными фазами глиняной массы могут изменяться за счес изменения физических параметров самой массы – температуры и давления или за счет ввода химических реагентов. Методы – увлажнение, подогрев, вакуумирование и ввод химических добавок.

Увлажнение

Увлажняют массу водой или паром, однократно или многоступенчато.

Однократное увлажнение – в глиномялку подается и распыляется вода. Но однократное увлажнение приводит лишь к поверхностному орошению, а не к полному усвоению глиной введенной воды, т.к длительность пребывания глины в глиномялке – несколько минут, а длительность набухания – 0,5 – 4 часа.

Двукратное увлажнение – глина увлажняется первый раз в перерабатывающей машине, второй – перед формованием, что удлиняет период взаимодействия глины с водой. При двукратном увлажнении повышается влажностная однородность глиняной массы, улучшаются ее пластические и прочностные свойства.

Увлажнение массы паром – по сравнению с водяным увлажнением улучшает технологические свойства. Водяной пар конденсируется на поверхности куска глины, проникает в поры. В результате возрастает пластичность, липкость, прочность глиняной массы. Повышение температуры глиняной массы при паровом увлажнении интенсифицирует процессы взаимодействия глины с влагой.

При увлажнении глины используется пар низкого давления 0,5 – 0,7 атм.

Количество влаги, добавляемое в глину, зависит от ее формовочной и карьерной влажности, если эта разница велика, то невозможно ввести все это количество в виде пара, т.к. при увеличении количества вводимого пара возрастает температура нагрева глины, при температуре выше 70 °С пар перестает на ней конденсироваться, тогда увлажняют глину подогретой водой.

Подогрев

При равенстве карьерной и формовочной влажности нет необходимости ее увлажнять. В этом случае для улучшения формовочных и сушильных свойств глину подогревают, например, на установках «Бедекалор». Это трубчатый огневой калорифер, через который шнековым питателем продавливается пластичная масса глин, поступающая затем в пресс.

Если карьерная влажность существенно выше формовочной ее подогревают с одновременной подсушкой в сушильных барабанах.

Вакуумирование

Пластичное глиняное тесто – трехфазная система из твердой минеральной фазы, воды и воздуха (до 10%). Воздух в глине нарушает связь между отдельными зернами глинистых минералов и молекулами воды, ухудшая прочность и формовочные свойства глиняного теста. Наличие воздуха в глине замедляет процесс усвоения ею влаги, определяет неравномерность ее уплотнения во время формования, вызывает образование микротрещин, действует как отощитель, снижая формовочные способности глины.

Воздух в глине различают на: адсорбированный на поверхности глинистых частиц, механически захваченный при увлажнении и растворенный в воде.

При применении вакуумирования прочность сформованных изделий повышается в 2 – 3 раза, высушенного изделия – в 1,5 раза, обожженного – в 2 раза, увеличивается связующая способность, необходимая формовочная влажность понижается на 2 – 3%, внижается водопоглощение обожженного изделия на 10 – 15%.

Адсорбция воздуха зависит от относительной влажности и прекращается при 80 – 90%. При увеличении температуры воздуха адсорбция его понижается, поэтому их подогревают для более глубокого вакуумирования. Максимальное количество воздуха адсорбируют монтмориллонитовые глины, минимальное – каолинитовые.

Растворимость воздуха в воде уменьшается с повышением ее температуры, поэтому подогрев глины способствует полному его удалению. Но температура глины не должна превышать точки кипения воды при заданном разряжении в вакуум-камере. Например, при атм. давлении температура кипения воды 100 °С, при давлении 570 мм.рт.ст – 65 °С, при 722 мм.рт.ст. – 33 °С.

Недостаток вакуумирования – понижение влагопроводности глины.

Тонкокерамические изделия вакуумируют в вакуум-мялках, при производстве грубой керамики используют вакуум-пресса.

Ввод химических реагентов

Возможно разжижение и коагуляция глин введением электролитов – повышают текучесть при минимальной влажности. Вводят в количестве до 0,05%. К ним относят соду, щавелевокислый натрий, дубильные экстракты (кора дуба, таннин). Недостаток – трудность в распределении малого количества в формовочной массе.

Для снижения подвижности глин с высокой карьерной влажностью добавляют негашеную известь или ПАД, что позволяет снизить формовочную влажность, повысить производительность пресса, при введении лигносульфоната натрия до 0,4% позволяет повысить прочность сырца в 2 раза, увеличить прочность кирпича на 60%. При сезонном формовании сырца вводят хлористый кальций и натрий для снижения температуры замерзания сырца, первый в количестве до 0,5% повышает влагопроводные свойства, второй оказывает обратное влияние. Возможно для улучшения формовочных и сушильных свойств добавлять в формовочную массу керосин.