В настоящее время можно считать установленным, что источником газовыделения в глине являются реакции разложения и восстановления оксидов железа при их взаимодействии с органическими примесями или добавками в глине. Источником газовыделения является также химически связанная или конституционная вода, газообразные продукты диссоциации карбонатов.
Свободная и физически связанная вода удаляется при температуре 100…1800С, не влияет на вспучивание, однако при быстром нагревании она задерживает развитие ряда окислительно-восстановительных реакций, смещая их в область более высоких температур.
Химически связанная вода частично удаляется при температуре 200…8000С, а часть (вода монтмориллонита, гидрослюды, вермикулита) в условиях длительного обжига сохраняется до температуры 900…11500С. При быстром обжиге от 600 до 11500С со скоростью 55…90 град/мин остатки химически связанной воды удаляются из минералов при температуре их вспучивания, тем самым участвуют в порообразовании и процессе вспучивания.
Газообразные продукты диссоциации карбонатов кальция и магния, реже железа и марганца являются источниками начала процесса вспучивания. Карбонат кальция разлагается при температуре 850…9500С, карбонат магния – при 500…6000С, карбонат железа – при 400…9000С. Диссоциация карбонатов зависит от скорости нагрева, от количества и физического состояния минералов. Поэтому, реакции их разложения могут смещаться в область высоких температур. В этом случае продукт диссоциации карбонатов и являются источниками газовыделения. Они также участвуют в процессе порообразования и вспучивания.
Выделение сернистых газов при разложении сульфатов (SO4) и сульфидов (SO3) железа и кальция является также источником порообразования и процессов вспучивания. Диссоциация сульфатов (SO4) происходит при температуре 12040С. в востановительной среде разложение начинается раньше.
Газообразные продукты диссоциации железа отвечают за окислительно-восстановительные реакции, происходящие при обжиге глинистого сырья.
Необходимо отметить, что при обжиге в окислительной среде до температуры 13000С диссоциация оксидов железа не оказывает существенного влияния на процессы вспучивания. При высоких температурах при наличии оксида углерода и водорода создаются благоприятные условия для восстановительных реакций. При определенных условиях и кислород оксидов железа может принимать участие в порообразовании. Это возможно при температуре 13000С и выше без восстановителей (С, СО2 и Н2) или при образовании соединений, в которых железо находиться в закисной форме с высвобождением О2.
При ускоренном обжиге в восстановительной среде при значительноменьших температурах создаются условия восстановления оксидов железа и высвыобождения газообразных продуктов. Восстановление оксидов железа происходит с образованием высокоактивной с малой энергией активизации закиси железа (FeO), которая тут же взаимодействует с другими составляющими глины. При этом образуется оптимальный расплав с необходимой вязкостью в данном интервале температур. Полуфабрикат вспучивается равномерно с образованием ячеистой структуры. При этом газы СО, СО2 и Н2О равномерно распределяется в виде пузырьков.
По Онацкому газообразные продукты окислительно-восстановительных реакций являются основными источниками газовой фазы. Немаловажное влияние имеют факторы обуславливающие возникновение пиропластического состояния. В глине оно наступает в результате накопления достаточного количества жидкой фазы силикатного расплава. Интенсивность накопления жидкой фазы возрастает с увеличением содержания в глине щелочей (Na, K). И убывает по мере возрастания в глине свободного кварца (SiO2).
По мере повышения температуры обжига первые легкоплавкие соединения образуются при температуре 500…6000С. Легкоплавкие эвтектики образуют большое количество расплава при температуре 7250С. в интервале температур до 8000С образуется достаточное количество жидкой фазы для образования пор. В этом интервале температур минералы разлагаются на отдельные оксиды. При температуре выше 10000С количество жидкой фазы увеличивается как за счет растворения кристаллической фазы, так и за счет образования новых сложных эфтектик, температура плавления которых находится в пределах 1000…12000С. В этом интервале температур большое влияние имеет эфтектики с участием закиси железа и оксида кальция. Необходимо, чтобы глиняная масса при этой температуре находилась в пиропластическом состоянии.
«ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМЗИТА»