3.2. Формування виробів.

Динасові вироби формують з напівсухих мас на механічних чи гідравлічних пресах. Фасонні вироби, конфігурація яких дозволяє виштовхувати їх з форми у вертикальному напрямку, формують на фрикційних і гідравлічних пресах. Сирівець товщиною менше 100 мм пресують двома ударами, а товщиною більше 100 мм - трьома і більше. Тиск пресування в залежності від вологості маси складає 25-100 МПа. Для дрібнозернистих мас ефективним є двостороннє пресування виробів.

На ступінь спресування маси впливає склад мінералізуючих додатків. Із зменшенням вмісту в масі вапняного молока здатність до спресування погіршується. Покращує здатність маси до спресування вапняно-глиняний додаток (1,5% СaО + 0,5% Al₂О₃), погіршує залізисто-вапняковий додаток. Вилежування динасових мас погіршує їх здатність до спресування.

Розміри пресових форм внаслідок росту динасу при випалі приймають на 2-3,5% менше розмірів готових виробів. Якість пресування контролюють по уявній густині сирівцю, величина якої для звичайного динасу повинна бути не менше 2,25 г/см³. Для отримання сирівцю з уявною густиною до 2,4 г/см³ використовують метод пресотрамбування виробів на фрикційних пресах.

Кількість ударів преса для досягнення заданої пористості визначається потужністю преса, вологістю і зерновим складом маси, часом між приготуванням маси і її формуванням та іншими технологічними чинниками. Сирівець з уявною густиною 2,4 г/см³ отримують при 15-40 ударах із мас з вихідною вологістю 4-4,5%.

Для формування фасонних виробів великої маси можна також використовувати вібраційні машини і пневматичні молотки.

3.3. Сушіння виробів.

Недоліком технології динасу є те, що відпресований сирівець має міцність, недостатню для того, щоби його можна було вкладати на тунельні пічні вагонетки і подавати в піч. Для надання необхідної міцності сирівець сушать на поличкових вагонетках в спеціальних тунельних сушарках.

Фізико-хемічні процеси сушіння динасу полягають у випаровуванні вологи, кристалізації гідрооксиду кальцію і деякій його взаємодії з тонкодисперсними частинками кварцу. Для швидкого зв'язування кварцової маси гідрооксидом кальцію необхідна температура 100-180 ^оС.

Добре висушений динасовий сирівець містить не більше 1-1,5% вологи і дзвенить при ударі стальним молоточком. Границя міцності висушеного сирівцю при стиску 3-6 МПа. Із збільшенням температури сушіння до 250 ^оС міцність висушеного сирівцю збільшується. Проте для динасу, який містить череп виробів максимально-допустимою температурою сушіння є 180 ^оС, так як при її перевищенні відбувається перехід -кристобаліту динасового черепу в -кристобаліт, що може викликати утворення тріщин і посічок.

Тривалість сушіння залежить від маси і розмірів виробу і знаходиться в межах 6-40 год.

Як теплоносій використовують димові гази в суміші з повітрям. Наявність в теплоносії СО₂ сприяє зміцненню кутів і ребер сирівцю внаслідок реакції карбонізації гідрооксиду кальцію.

3.4. ВИПАЛ ВИРОБІВ.

Випал виробів є найважливішою і найвідповідальнішою стадією технологічного процесу. При випалі динасу відбуваються наступні найбільш важливі процеси:

1) взаємодія SіО₂ і СaО з утворенням силікатів кальцію і закисного заліза і твердих розчинів між ними;

2) утворення розтопу, розчинення в ньому кварцу і кристалізація з нього тридиміту;

3) незворотне розширення динасового сирівцю внаслідок поліморфних перетворень кварцу;

4) зміна механічної міцності динасу.

Роль розтопу при випалі динасу полягає:

а) в зменшенні напружень, що виникають при модифікаційних перетвореннях кварцу;

б) в зв'язуванні кристалічних частинок і заповненні утворюючихся тріщин;

в) в частковому розчиненні кварцу і сприянні кристалізації тридиміту.

Якщо рідкої фази не буде, то зерна кварцу не зможуть вільно ковзати одне відносно іншого і не зможуть заповнювати порожнин, які утворюються внаслідок збільшення об'єму зерен. При цьому виріб буде розбухати, що приведе до його руйнування.

При нагріванні динасового сирівцю можна виділити п'ять температурних інтервалів в яких спостерігається зміна його міцності:

- 20-600 ^оС - зменшення міцності з невеликим мінімумом при 150-250 ^оС;

- 600-800 ^оС - значне збільшення міцності з максимумом при 800 ^оС;

- 800-1000 ^оС - зменшення міцності;

- 1000-1300 ^оС - різке наростання міцності;

- 1300-1400 ^оС - зменшення міцності при 1400 ^оС.

Сирівець, що поступає в піч містить гідрооксид і частково карбонат кальцію а також деяку кількість гідросилікату кальцію. Невелика кількість залишкової вологи випаровується при 100-150 ^оС. Розклад с.с.б. і втрата нею клейких властивостей в температурному інтервалі 150-250 ^оС приводить до різкого зменшення міцності сирівцю. При температурі близько 450 ^оС починається розклад Сa(ОН)₂, а при 550 ^оС він повністю втрачає воду. Зв'язок між зернами кварциту і новоутвореним СaО порушується, і механічна міцність сирівцю знову значно понижується. Внаслідок протікання цих процесів виріб стає дуже крихким. Крім того при температурі 573 ^оС -кварц швидко перетворюється в -кварц із збільшенням об'єму. Проте цей перехід не викликає великих внутрішніх напружень і не є небезпечним для міцності виробу.

В температурному інтервалі 600-800 ^оС починаються твердофазні реакції між СaО і SіО₂. Це приводить до утворення 2СaОSіО₂, 3СaОSіО₂, 3СaО2SіО₂, і СaОSіО₂ внаслідок чого міцність випалюваного матеріалу збільшується.

Зменшення міцності в температурному інтервалі 800-1000 ^оС пов'язане з поверхневою кристобалітизацією кварцових зерен і, як наслідок цього, розривом зв'язуючих силікатних плівок, утворених в попередньому температурному інтервалі.

Різке наростання міцності в температурному інтервалі 1000-1300 ^оС є результатом тридимітизації основної дрібнозернистої маси динасу, яка приводить до зрощування кварцитних зерен. В цьому інтервалі продовжуються реакції між силікатами кальцію і оксидом силіцію з утворенням псевдоволастоніту (-СaОSіО₂) у вигляді твердого розчину з FеОSіО₂. При 1200 ^оС відбуваються незворотні перетворення кварцу в його модифікації з низькою дійсною густиною (кристобаліт і тридиміт) і виріб збільшується в об'ємі. Це перетворення протікає повільно в кристалічних кварцитів і більш інтенсивно в цементних. Для запобігання утворення тріщин на виробах швидкість підйому температури в цьому інтервалі зменшують.

В температурному інтервалі 1350-1430 ^оС сильно збільшується ступінь переродження кварцу і пов'язаний з цим ріст динасу. При цьому чим швидше кварцит перероджується, тим імовірніше утворення тріщин і посічок. Чим повільніший в цій області температур нагрів, тим більше тридиміту утворюється перекристалізацією через розтоп, тим менше залишається кристобаліту і менша можливість утворення тріщин. При швидкому нагріванні в окисному середовищі -кварц перетворюється переважно в -кристобаліт, що приводить до розбухання виробу, зменшення його міцності і утворення тріщин. Це явище носить назву "сухого переродження". Щоби цього уникнути в печі підтримують слабовідновне газове середовище, температуру піднімають з невеликою швидкістю, в масу вводять мінералізатори, які зменшують в'язкість розтопу і збільшують його змочувальну здатність.

Витримка при кінцевій температурі випалу необхідна для завершення перекристалізації кварцової маси і вирівнювання температури в об'ємі печі. Максимальна температура випалу динасу не повинна перевищувати 1430 ^оС. Випал при більш високих температурах приводить до збільшення кількості браку внаслідок надто інтенсивного перетворення кварцу в кристобаліт. Отримання динасу необхідної дійсної густини досягають тривалою витримкою при температурі на 5-10^о меншій максимальної температури випалу. Тривалість витримки залежить від швидкості переродження кварциту, виду і розмірів випалюваних виробів, типу печі і встановлюється експериментально. У великих періодичних печах витримка складає 24-72 годин, загальна тривалість випалу - 200-300 годин.

Динас витримує порівняно швидке охолодження до температури 600 ^оС. Найбільш небезпечним є інтервал температур 300-170 ^оС, коли відбуваються швидкі зворотні перетворення --кристобаліт із зменшенням об'єму на 2,8%. Перетворення ---тридиміт відбуваються при температурах 150 і 172 ^оС з загальним порівняно невеликим зменшенням об'єму на 1,2%. Мала швидкість охолодження динасу повинна бути витримана до температури близько 60-70 ^оС.

В загальному характерними особливостями режиму випалу динасових виробів є:

- рівномірне підвищення температури з дотриманням відповідної швидкості нагріву в певних інтервалах температур;

- слабовідновне газове середовище під час підвищення температури і витримки при максимальній температурі випалу;

- достатньо тривала витримка при кінцевій температурі випалу.