Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Известно [4], что горные породы основного состава (базальты, диабазы, габбро-диабазы и др.) широко используются для получения минеральных волокон как основы теплоизоляционных материалов, применяемых в промышленном и гражданском строительстве в качестве тепло- и звукоизоляции, в качестве компонентов сырьевых композиций стеклокристаллических материалов (петроситаллов), каменного литья [5]. Минеральный состав базальтов Республики Беларусь представлен плагиоклазом, клинопироксеном (авгитом), хлорофеитом, полевым шпатом, рудными минералами, вулканическим стеклом, анальцимом. Химический состав конкретной используемой нами экспериментальной пробы представлен следующими оксидами, %: SiO2 49.15; Al2O3 15.0; CaO 9.15; MgO 3.7; K2O 1.5; Na2O 2.7; TiO2 2.89; Fe2O312.1; P2O5 0.25; ппп 3.56. Присутствие клинопироксена будет способствовать упрочнению керамической основы за счет цепочечного мотива его структуры, а содержание стеклообразных составляющих (хлорофеит и вулканическое стекло) обеспечит формирование при термообработке достаточного количества стекловидной фазы. В состав туфов, кроме сапонита - слоистого силиката из группы монтмориллонита, развивающегося как вторичный минерал по витрокластам и в цементирующей массе, входят минералы анальцим, гематит, клиропироксен (авгит), каолинит, гидрослюда, полевой шпат [1]. Химический состав используемой нами пробы сапонитового туфа представлен следующими оксидами, %: SiO2 48.04; Al2O3 15.34; CaO 0.40; K2O 8.32; Na2O 0.1; TiO22.49; Fe2O38.31; FeO 7.5; MnO 0.02; ппп 6.17. Отличительной особенностью химического состава туфа по сравнению с базальтом является присутствие малого количества оксида кальция; повышенного количества оксидов калия и железа, что вызывает более раннее оплавление (1140°С) и образование расплава (1200°С) у туфа по сравнению с базальтом (1170 и 1250°С соответственно). Туф, в основном, имеет слоистую структуру, поэтому он может оказать положительное влияние на механическую прочность отформованных керамических образцов. Таким образом, по минеральному и химическому составу базальты и туфы можно отнести к перспективному сырьевому материалу для получения различных керамических изделий, в частности плиток для внутренней облицовки стен и керамического гранита. Температура спекания и плавления непосредственно зависит от их химического состава, в частности от соотношений (Са0+Мg0+К20+Nа20)/(A l20 3+ S i02), (Al 2 O 3 +SiO 2 )/(FeO+Fe 2 O 3 ) и от минерального состава, представленного как тугоплавкими, так и легкоплавкими минералами в различных соотношениях, поэтому они могут использоваться в качестве как флюсующего, так и отощающего компонента в составах керамических масс. В настоящее время на ОАО «Березастройматериалы» (г. Береза, Республика Беларусь) керамические плитки для внутренней облицовки стен получают однократным обжигом при температуре 1100°С на поточно - конвейерных линиях в системе «глинистое сырье - гранитоидные отсевы - доломит - песок кварцевый - плиточный бой». С целью повышения механической прочности вышеуказанная система была дополнена базальтом путем частичной замены 5-20% гранитоидных отсевов, которые в керамической массе являются отощающими и одновременно флюсующими компонентами. Пресс-порошок готовился путем мокрого помола сырьевых компонентов композиции с последующим обезвоживанием. Образцы толщиной 7.1 мм изготавливались методом полусухого прессования при максимальном давлении (26±2) МПа с последующей сушкой до остаточной влажности 3-5%. Ангобирование, глазурование и обжиг экспериментальных образцов проводился в условиях ОАО «Березастройматериалы» на поточно-конвейерной линии RKK 250/63. Полученные глазурованные плитки для внутренней облицовки стен имели плотную, однородную , бездефектную структуру; качественное, хорошо согласованное с керамической основой покрытие, физико-химические свойства приведены в табл . 1 . Таблица 1. Ф и з и к о - х и м и ч е с к и е с в о й с т в а к е р а м и ч е с к и х п л и т о к , с о д е р ж а щ и х б а з а л ь т Характеристики Показатели свойств Содержание базальта, % 5.0 10.0 15.0 20.0 Водопоглощение, % 12.8 12.0 11.5 8.3 Усадка, % 1.0-1.1 1.0-1.2 0.9-1.0 2.5-2.7 Предел прочности при изгибе, МПа 32.0-33.0 34.0-34.5 35-36.5 36.0-37.5 ТКЛР106, К-1 7.05 7.27 7.19 7.25 Данные таблицы 1 свидетельствуют о положительном влиянии базальта на физико-химические свойства образцов керамических плиток. В качестве оптимального выбран состав, содержащий 15% базальта, механическая прочность при изгибе образцов увеличивается на 20-25% по сравнению с заводским составом, что обусловлено упрочнением структуры керамического черепка. Рентгенофазовым анализом образцов базальтсодержащей плитки установлено наличие плагиоклаза, гематита, кварца и дополнительной клинопироксеновой кристаллической фазы - авгита (Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al) 2 O 6 ,), который в силу своих кристаллохимических особенностей, а именно цепочечного мотива, упрочняет керамический черепок. Структура образцов с использованием базальтовой породы отличается более выраженной кристалличностью, равномерным распределением составляющих элементов по сравнению со структурой базового состава, что обеспечивает улучшение их физико-химических характеристик. 506