Механические способы активации глинистого сырья. Активация сырья при полусухом прессовании.

Механические способы активации

Перспективным способом активации сырья в технологии стеновой и строительной керамики является механический.Для разрушения природной структуры и улучшения керамико-технологических свойств глинистого сырья и добавок применяются следующие способы измельчения: «свободный» удар (дезинтегратор, молотковая дробилка, шахтная мельница); "стесненный" удар (шаровая и стержневая мельницы); сжатие (валковая дробилка); сжатие со сдвигом (бегуны). Работа дезинтеграторов, молотковых дробилок приводит к большому пылеобразованию. Шахтная молотковая мельница приводит к высокому расходу электроэнергии. Ударная обработка материала значительно ускоряет процесс обжига изделий. Активационное диспергирование в струйной мельнице, не вызывая существенного увеличения дисперсности монтмориллонита и гидрослюды, приводит к увеличению числа пластичности на 25-40 %, снижению огнеупорности на 20-120°С, переходу сырья из группы среднеспекаюшегося в группу сильноспекаюшегося.

Активация сырья при полусухом прессовании. Тонкое измельчение в производстве керамического кирпича полусухим способом прессования - одно из наиболее эффективных средств подготовки сырья перед последующими операциями. Оно позволяет не только существенно изменять технологические свойства глин, но и влиять на ход термических превращений в породообразующих минералах. По своим последствиям методы диспергирования можно разделить на три группы.

К первой группе относится механическая активация сырья в агрегатах с удельной энергонапряженностью от 3,8 до 18,2 кВт/т: в дезинтеграторах, валковых, молотковых и конусных дробилках. Недостатки такой схемы переработки: нестабильность гранулометрического состава порошка, неравномерная пофракционная влажность, сложность применения корректирующих добавок, запыленность и загазованность помещений. Чаще всего перед помолом требуется дробление и подсушка сырья, а его измельчение обеспечивает дисперсность с содержанием частиц менее 0,5 мм до 50 %. Такой помол эффективен для устранения вредного влияния карбонатов, если их массовая доля не превышает 5 %. При механической активации не наблюдается глубоких изменений структуры и химического состояния вещества. В процессе помола в основном происходит незначительная поверхностная аморфизация минеральных зерен, а сырье аккумулирует часть приложенной механической энергии и оно становится более реакционноспособным.

Ко второй группе активационного диспергирования можно отнести механотермическую активацию в агрегатах, где одновременно происходит сушка сырья до влажности 2-3 % и его измельчение до дисперсности менее 0,08 мм. Такой помол реализуется в агрегатах с удельной энергонапряженностью 7,5-16 кВт/т с использованием теплоносителя с температурой 200-400°С: мельницы (стержневая, шаровая, молотковая), измельчительно-сушильный агрегат (ИСА), установки и др. Опыт промышленной эксплуатации данных агрегатов показывает, что механотермическая активация снижает чувствительность сырья к сушке на 25-40 % (за счет его частичной дегидратации) и устраняет вредное влияние карбонатов при содержании их в суглинках до 20 %. К последствиям механотермической активации можно отнести увеличение степени аморфизации минералов и дефектов их структуры. Наибольшей деструкции подвергаются глинистые минералы, хлорит, кальцит. При обработке сырья в агрегатах вихревого типа (ИСА-10, “Spin-flash" и др.) происходит зарядка частиц разными знаками за счет трения (кварц - положительно, глинистые, полевошпатные, железистые минералы - отрицательно), следствием чего является образование гетероминеральных агломератов по типу "оболочка-ядро".

К третьей группе активации следует отнести механохимическую активацию, которая приводит к глубоким изменениям структуры и фазового состава вещества. Она достигается в агрегатах с очень высокой энергонапряженностью, порядка 100-250 кВт/т: в атриторах, газо- и пароструйных и планетарных мельницах, установках «Novomotor» (Германия). Степень помола в них достигает величин порядка 0,01-0,005 мм.

Установлено, что механохимическая активация сырья приводит к увеличению числа пластичности на 25-40 % снижению огнеупорности на 50-1200С, к переходу сырья из группы неспекающегося в группу среднеспекающегося, полностью устраняет вредное влияние карбонатов. За счет существенного увеличения удельной поверхности сырья (5000-6000 см2/г) температура обжига керамических изделий снижается на 60-90°С.