Керамический кирпич является строительным материалом, который можно отнести к традиционному и распространенному по всей территории России. Как показала практика, тысячелетий это один из самых долговечных материалов который может воплотить в реальность огромное число замыслов архитекторов, дизайнеров и инженеров, создать непередаваемый стиль и эстетическую глубину здания.
На современном этапе развития производства керамического кирпича большое внимание уделяется усовершенствованию технологии производства, которая в перспективе должна сократить расходы на производство, повысить качество выпускаемой продукции, а также расширить номенклатуру выпускаемой продукции исходя из требований рынка сбыта и спроса.
При это традиционно существует два метода изготовления керамического кирпича это пластического формования и полусухого прессования. Данные методики различаются технологией производства, а также областью применения продукта.
Достоинства методов [1].
Полусухого прессования:
— относительно невысокая цена;
— высокая производительность продукции;
— правильные геометрические формы.
Пластического прессования:
— более высокие технические характеристики;
— низкое водопоглощение;
— высокая морозостойкость, долговечность;
— возможность получения изделия с высоким процентом пустотности.
Наряду с этим существует и недостаток кирпича полусухого прессования по отношению к пластичному — это невысокие эксплуатационные свойства, которые ограничивают применение данного вида кирпича.
Выбор технологии производства кирпича по той или методике зависит в значительной степени от запасов сырья данного региона. При этом известно, что сырьевая база высококачественного глинистого материала для изготовления керамического кирпича ежегодно уменьшается. Что не может сказаться на качестве выпускаемой продукции так как многие производители ищут новые месторождения, с другим минеральным и вещественным составом, который может отличатся от предыдущего, при этом не внося корректив в технологию изготовления при новых условиях.
Не исключением в том стал и Бузулукский район, кирпичными заводами, работающими по технологии пластического формования. Которые для повышения конкурентоспособности и повышения качества продукции стали искать новые пути развития.
Одна из причин получения продукции невысокого качества с низкими геометрическими показателями, которая пригодна только в забутовочной части и внутренней версте кирпичной стены, является глина, из которой производится кирпич, логическим результатом применения такого низкокачественного керамического кирпича может быть снижение прочности конструкции, уменьшение безопасности, морозостойкости и внешней эстетики. Выход в данных условиях может быть только один — это введение дополнительных добавок в кирпич повышающих его физические и эксплуатационные качества.
Наряду с этим большой экологической и экономической проблемой в целом для Оренбургской области являются десятки тысяч тонн отходов, получаемых нефтяной и газовой промышленностью.
Наибольший процент в этом занимает буровой шлам, получаемый в результате бурения скважин при добыче нефти. При этом увеличение темпов роста добычи приводит к ухудшению экологической обстановки в регионе. Огромное количество площадей занимают полигоны и площадки для складирования и хранения вредных промышленных отходов [2].
Конечно же, существуют программы и методики по утилизации и обезвреживании опасных промышленных отходов, но решение проблемы не приближается. При этом хочется отметить, что буровой шлам по своему минералогическому и химическому составу может быть использован как дополнительный компонент для производства строительных материалом и стать сырьевой базой для решения многих задач при должном изучении и подборе рецептуры.
Поэтому целью исследования применимости бурового шлама Покровского и Бобровского месторождения с Франкского горизонта (глубина 3800–3900м), Бобровский горизонт (глубина 2400–2650м), Пашийский горизонт (глубина 3700–3850м), в качестве отощающей добавки при производстве керамического кирпича пластическим методом формования. А также исследование пригодности глинистого сырья кирпичного завода ООО ТД «Бузулукский кирпичный завод» (г. Бузулук) для производства керамического кирпича полусухим методом формования.
После проведения исследования химического анализа было установлено, что глина относится к умеренно пластичному виду, высококачественный к сушке, принадлежит к группе кислого сырья, относится к неспикаемым по степени огнеупорности и неспикаемости, с повышенным содержанием глинистых минералов [3]. Химический состав бузулукского глинистого сырья представлен в таблице 1.
Таблица 1
Результаты химического исследования
|
Наименование |
Химический состав, % |
|||||||||
|
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3
|
CaO |
MgO |
SO3 |
СО |
K2O |
О |
Cl |
|
|
Бузулукское глинистое сырье |
32,82 |
12,61 |
7,71
|
7,32
|
2,19
|
0,03
|
5,19
|
3,48
|
28,68
|
- |
|
Добавка бурового шлама Покровского месторождения |
2,22 |
0,94 |
5,94 |
49,32 |
0,26 |
2,22 |
- |
3,94 |
- |
2? 48 |
В процессе проведения предварительных лабораторных исследований буровой шлам в качестве добавки применялся в количестве 10 % от общей массы шихты. Шлам представляет из гранулированную смесь различного гранулометрического состава, не растворяющийся в воде.
Химический состав данной добавки представлен в таблице 1.
Физико-химические характеристики испытуемых предварительно обожженных образцов приведены в таблице 2.
Таблица 2
Физико-химические характеристики испытуемых образцов
|
Состав массы, % |
Темпера-тура обжига, °С |
Прочность, МПа |
Водопогло-щение, % |
Морозо-стойкость, циклы |
|
|
при сжатии |
при изгибе |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Бузулукское глинистое сырье -100 |
1000 |
21,4 |
5,1 |
12,1 |
6 |
|
Бузулукское глинистое сырье -90 Буровой шлам франкского горизонта — 10 |
1000 |
29,4 |
6,8 |
18,4 |
10 |
|
Бузулукское глинистое сырье -90 Буровой шлам бобровский горизонт — 10 |
1000 |
16,5 |
4,7 |
14,1 |
15 |
|
Бузулукское глинистое сырье -90 Буровой шлам пашийский горизонт — 10 |
1000 |
32,1 |
7,9 |
12,3 |
27 |
Насыпная плотность и зерновой состав добавок шлама представлен в таблице 3.
Таблица 3
Насыпная плотность и зерновой состав шлама
|
Наименование |
Частные остатки, % / Размер ячеек сит, мм |
Влажность в воздушно-сухом состоянии, % |
Насыпная плотность в воздушно-сухом состоянии, кг/м3 |
|||
|
0,25 |
0,1 |
0,063 |
менее 0,063 |
|||
|
Буровой шлам Франкского горизонта |
0,4–0,8 |
24,1–25,6 |
29,6–30,1 |
41,3–43,1 |
0,1–0,2 |
1340–1360 |
|
Буровой шлам Бобровский горизонт |
0,3–0,6 |
24,3–25,9 |
24,9–25,9 |
40,1–40,9 |
0,1–0,2 |
1350–1380 |
|
Буровой шлам Пашийский горизонт |
0,3–0,7 |
23,2–25,4 |
28,2–30,5 |
43,4–46,5 |
0,1–0,2 |
1350–1370 |
Испытуемые образцы, содержащие 10 % бурового шлама вводились в глинистую массу с дальнейшей пластической обработкой шихты и формованием. При этом буровой шлам измельчался и просеивался на сите 0,08 для достижения эффекта равномерного распределения в сырье и просушивались до влажности 8–9 ?. После формовки на прессе с коэффициентом сжатия 1,4 испытуемые образцы подсушивались до остаточной влажности 2 %, с последующим обжигом в муфельной печи при температуре 1000°С, в течении 7 часов со ступенчатым поднятием температуры обжига на 200°С через каждый час и выдержкой при максимальной температуре в течение 2 часов.
Результатом проведенных лабораторных исследований было получено, что вводимый буровой шлам в состав шихты повышает качество исходного сырья, с улучшением физико-химических и эксплуатационных характеристик. Параллельно с этим происходит процесс утилизации опасного техногенного продукта [4].
Литература:
1. Огурцов, В. П. «Кирпич и камни керамические. Технические условия» / В.П. Огурцов. — М.: ИПК «Издательство стандартов», 1996 ?. — 256 ?.
2. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: Принципиальные технологические решения. Кн. 3. Разработка принципиальных технологических решений по обезвреживанию и утилизации буровых шламов и нефтезагрязненных песков. Сургут, 1996 ?. — 145 ?.
3. Наумов, А.А. Повышение морозостойкости керамического черепка из глинистого сырья Шахтинского завода / А.А. Наумов, А.Н. Юндин // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Строительство-2012» — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2012. — 47 ?.
4. Дубинецкий, В.В. Применение бурового шлама в качестве отощителя для производства керамического кирпича / В.В. Дубинецкий, В.А. Гурьева, К.М. Вдовин// Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры [Электронный ресурс]: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. Электрон. дан. — Оренбург: ОГУ, 2014.
