Склад цегли, сировина для його виготовлення і технологія виробництва

Який хімічний склад цегли? Що служить сировиною для різних його видів? Як виглядає процес перетворення цієї сировини в готові вироби?

Давайте з`ясуємо.

Давайте проявимо трохи цікавості і постараємося дізнатися, як і з чого виробляється найдавніший будівельний матеріал.

види цегли

Почнемо з невеликого ліричного відступу.

У плані сировини, складу і технологій не можна говорити про цеглу як про якомусь одному будівельному матеріалі. На сучасному будівельному ринку присутні кілька різних його видів, які підпорядковуються різним стандартам і виробляються абсолютно різними способамиі.

Перерахуємо їх.

• Червона цегла.
• Клінкерна.
• Шамотна.
• Силікатна.
• Гіперпрессованний.

Корисно: шамот - не єдиний вид вогнетривкої цегли.
Однак інші його типи ви навряд чи зустрінете в будівельному магазині: вони застосовуються виключно у виробничих умовах, перш за все в гірничо-металургійній та сталеливарної промисловості.

У цьому порядку і розберемо цікавлять нас матеріали.

Червоний (керамічний)

сировина

Їм є звичайна глина - продукт розмивання водою гірських порід. Основний компонент - польовий шпат. Якщо глина дуже жирна, для зниження надлишкового пластичності в неї додається крупнозернистий пісок, зола або шлак - відхід металургійної промисловості. У худу глину додається більш жирна.

Різні сорти глини різняться розміром зерна: воно може досягати міліметра. Для виробництва цегли оптимально зерно не більше 0,005 мм.

Крім того, застосовується ще кілька типів добавок:

• Для зниження температури випалу додаються відходи скла, знову-таки шлак і перліт.
• Пористу структуру глині надають вигоряючі при випалюванні добавки - вугілля, торф і звичайні тирса.
• Для забарвлення в різні кольори і відтінки використовуються мінеральні стійкі до температури барвники: карбонатні породи, марганцеві, фосфорні та залізні руди.

Червоний будівельну цеглу.

склад

Який хімічний склад червоної цегли?

Якщо добавки можуть мати вельми довільний хімічний склад, то основа - розмитий водою польовий шпат - досить стабільна:

• Основна частина глини - кремнезем SiO2. Він становить від 60 до 80 відсотків її маси.
• Глинозем Al2O3 - другий в списку (5 - 20%).
• До 8 відсотків глини можуть становити оксиди калію, магнію, натрію і кальцію.
• Характерну червоне забарвлення виробів надає невеликий вміст окису заліза Fe2O3.

Оксид заліза давно використовується в якості мінерального барвника.

виробництво

Воно здійснюється двома основними способами:

1. З глини з вологістю 18 - 24%. Вона формується і проходить тривалу сушку, після якої відправляється в піч для випалу.
2. З напівсухий маси (вологість не перевищує 8%) заготовки для випалу виходять пресуванням. Таке виробництво досить високотехнологічне і енергоємне, проте істотно скорочує тривалість виробничого циклу.

Перший метод частіше використовується на невеликих за обсягами напівкустарних виробництвах. Другий характерний для великих підприємств з річним обсягом понад мільйон цегли.

Ключова фаза виробництва - випал - призводить до спікання частинок глини в єдину масу. Температура в тунельної печі під час випалу червоної цегли досягає 1050 градусів-тривалість операції може досягати доби. Справа в тому, що швидке нагрівання і швидке охолодження в рівній мірі є згубними для продукту: прискорене випаровування води і внутрішня напруга при нерівномірному нагріванні неминуче викличуть пошкодження.

Корисно: випал цегли-сирцю цілком можливо виконати і своїми руками в кустарних умовах.
Сирець поміщається в будь-яку сталеву ємність над розведеним в ямі багаттям.
Принцип випалу той же: температура повільно піднімається до максімальной- потім полум`я поступово зменшується до мінімуму.

клінкерна

Сировина і склад

Клінкер, по суті, являє собою ту ж кераміку, минулий випал при більш високій температурі.

Характерні особливості клінкеру - найвища міцність і низьке водопоглинання.

Склад керамічної цегли нами вже ізучен- і тут в якості сировини виступає глина з невеликими добавками для корекції властивостей кінцевого продукту.

Однак є кілька нюансів.

• Оптимальним вмістом глинозему Al2O3 для клінкеру вважається 17 - 25%. Глинозем робить розплав менш пластичним, що зменшує деформацію цегли при випалюванні. В бідне глиноземом сировину в якості його джерела додаються каолінітові глини.
• Максимальний вміст окису заліза Fe2O3 в разі клінкеру обмежена 6-8 відсотками. Причина - специфіка умов випалу при температурі понад 1000 градусів в відновної середовищі оксид заліза втрачає атом кисню і перетворюється в закис заліза FeO- та ж в поєднанні з кремнеземом утворює легкоплавкий фаеліт (SiO2 + 2FeO).

В результаті поверхня спікається цегли покривається суцільною кіркою, яка заважає вуглекислого газу залишати його. Звідки береться вуглекислота? Вона утворюється при вигорянні міститься в самій глині і порізующіе добавках вуглецю.

Цікаво: для максимально повного і рівномірного вигорання вуглецю в діапазоні 900-1000 градусів швидкість нагріву клінкеру при випалюванні знижується.
Без уповільнення зростання температури в печі завжди є ризик отримати здуття поверхні: що утворюється при більш швидкому нагріванні вуглекислота не встигає залишати сировину.

Які ще обмеження складу сировини актуальні для клінкерної виробництва?

• Вміст оксиду кальцію CaO повинно бути обмежено 7-8 відсотками. Якщо його більше - замість спікання є ризик отримати швидке плавлення і деформацію.
• Оксид магнію MgO при утриманні в глині понад 4% різко збільшує її усадку при випалюванні.

виробництво

Спосіб виробництва, при якому вироби виходять найбільш якісними - екструзія із застосуванням вакуумних пресів. Застосування пластичної сировини має на увазі тривалу сушку перед випалюванням, що, зрозуміло, додатково збільшує витрати на виробництво.

Альтернатива - вже знайоме нам напівсухе пресування цегли з подальшим випалюванням. Ціна отриманих таким чином виробів помітно нижче-проте міцність і зовнішній вигляд при цьому страждають.

Виробництво клінкерної цегли.

Ключова фаза - випал. Якщо звичайна кераміка обпалюється при температурі до 1000 градусів, то тут вона вище і може досягати 1450С- при цьому відбувається куди більш глибоке спікання частинок глини. Зростання температури призводить до різкого подорожчання виробництва: витрата енергоносіїв збільшується нелінійно. При 1300С енерговитрати вчетверо більше, ніж при 800С.

шамотна

сировина

І тут їм служить глина. Однак глина з особливими властивостями: для виробництва шамотного цегли використовується каолін, маса білого кольору, що складається з каолініту. Мінерал названий на честь міста Гаолін в південно-східній області Китаю, де він був вперше виявлений.

Виробництво шамотної цегли - не єдина область застосування каоліну:

• Він лежить в основі складу білого цементу.
• Фарфор і фаянс виготовляються з нього ж.
• Крейдований папір, біла гума і багато пластмаси використовують його в якості наповнювача.
• У фармацевтиці каолін застосовується як абсорбер. Зокрема, він допомагає при резях в шлунку і отруєннях.
• У косметології він відомий під нехитрою назвою «біла глина».

Нам, однак, більш цікаві фізико-хімічні властивості каолинита.

• Його щільність досягає 2600 кг / м3. Саме цим зумовлена і порівняно висока щільність повнотілої шамотного цегли без порізующіе добавок.
• При поступовому нагріванні до 500-600С каолін повністю обезвожівается- при 1200С він розкладається з виділенням тепла.

Подрібнений каолинит - сировина для виробництва шамотного цегли.

склад

Основа каоліну - водний силікат алюмінію Al4 [Si4O10] (OH) 8.

Його утворюють:

• Уже знайомий нам глинозем Al2O3 - 39.5%.
• Кремнезем Si2O3 - 46.5%.
• Вода - 14%.

Зрозуміло, в глині неминуче присутні і домішки інших мінералів.

виробництво

Технологія виробництва шамотного цегли досить незвичайна.

1. Каолін проходить випалення при температурі 1300-1500 градусів.
2. Обпалена глина подрібнюється. Розмір зерна не перевищує 2 міліметрів.
3. Подрібнений шамот використовується як наповнювач для ... знову-таки вогнетривкої глини. Яка, природно, проходить повторне спікання після формування.

Саме настільки складною технологією виробництва пояснюється характерна зерниста структура вогнетривкої цегли-саме завдяки їй, він не розтріскується при сильному і нерівномірному нагріванні.

силікатна

сировина

Сировиною для його виробництва служать кварцовий пісок і вапно. Як опціональних добавок для збільшення механічної міцності можуть бути присутніми глиняний сольовий або алюмощелочной шлам і зола.

На фото - подвійний силікатна цегла М 150.

склад

Який хімічний склад силікатної цегли? Розберемо його компоненти.

Кварцевий пісок

• Більшу його частину (90-95%) становить SiO2 - все той же кремнезем.
• Глинозем (Al2O3) становить 3-4% маси.
• Решта - присутні в частках не більше півтора відсотків Na2O, K2O, MgO, Fe2O3 і CaO. Іноді до складу піску входить двоокис титану TiO2.

вапно

Вона виступає в ролі єднальної.

Який склад?

• Вуглекислий кальцій CaCO3 утворює більшу частину маси вапняку - 96 - 100%.
• Вуглекислий магній MgCO3 може становити до 2% маси.
• У тому ж кількості - не більше 2% - можуть бути присутніми глинисті домішки - добре знайомі нам глинозем і кремнезем.

виробництво

Вапно ізмельчается- потім вона перемішується з піском і невеликою кількістю води, після чого витримується до повного гасіння.

Наступний етап - формування. Прес під великим (до 200 кг / см2) тиском створює з розсипчастої маси майбутній цегла, який відразу ж вирушає на пропарювання. В автоклаві при тиску в 8-10 атмосфер і температурі 180-20 градусів перегрітий пар надає виробу стабільність: вапно пов`язує частки піску в єдине ціле.

У наступні 10-15 днів готову цеглу зберігається в складських умовах. Інструкція по настільки тривалому зберіганню пов`язана з тривалістю процесів карбонізації: вироби набирають міцність і водостійкість.

гіперпрессованний

сировина

Їм служать:

• Заповнювач - як правило, подрібнені вапняк, черепашник або відходи гірничої, металургійної, цементної промисловості, шлак і інші некондиційні матеріали.

Тут в якості наповнювача використаний бій черепашнику.

• У ролі єднальної виступає портландцемент марок М400 - М500. Його обсяг дорівнює 7-12 відсотків від обсягу готового виробу.
• Невелика кількість води дозволяє на етапі формування утримати спресовані сировину разом.

склад

Як заповнювач можуть використовуватися настільки різні і непередбачувані матеріали, що описати всі можливі поєднання елементів нереально. Склад води теж ніби як загальновідомий: два атоми водню і один - кисню.

З чого складається цемент?

• CaO - 62-76%.
• Sio2 - 20-23%.
• Al2O3 - 4-7%.
• Fe2O3 - 2-5%.
• MgO - 1-5%.

виробництво

1. Наповнювач подрібнюється дробаркою до розміру частки в 2-5 міліметра.
2. Потім в міксері він змішується з цементом- при особливо низької вологості може бути додана невелика (до 8%) кількість води. Для забарвлення в довільний колір застосовуються мінеральні пігменти.
3. Готова суміш пресується і надалі зберігає форму.
4. Після цього цегла набирає міцність під час пропарювання: протягом 8-10 годин він витримується у вологому середовищі з температурою 40-70С.
   
5. Остаточний набір міцності відбувається протягом 30 днів з моменту виробництва на складі або безпосередньо в кладці.

Устаткування для виробництва цегли гіперпресованої порівняно компактно.

висновок

Ми познайомилися з основами виробництва різних типів цегли, з видами сировини і його складом. У представленому відео в цій статті ви знайдете додаткову інформацію з даної теми. Успіхів в будівництві!