Page 6 - Keramick

6 Keramický zpravodaj 27 (4) (2011)
Lom Označení Typ praného kameniva Množství vzniku [t/rok]
Luleč LU Moravská droba 30 000
Ledce LC Žula 30 000
Bílý Kámen BK Křemenný písek 25 000
Tab. 1 Označování zkušebních vzorků a objem vzniku kalů
Vzorky tří zkoušených kalů (tab. 1) byly odebrány z haldy
u kalolisu (Ledce, Bílý Kámen), resp. z haldy, na níž byl kal
přemístěn po odvodnění v sedimentační nádrži (Luleč) ve
třech různých obdobích a z různých odběrných míst. Po
vysušení při 60 °C byla na zkoušených kalech provedena
zkouška granulometrie – posouzen byl zbytek na sítě
0,063 mm plavením (zvlášť pro každý jednotlivý odběr
kalu), sítový rozbor zbytku na sítě 0,063 mm a distribuce
velikosti zrn (laserová analýza velikosti částic MASTERSIZER
2000) v intervalu 0,1 – 1000 µ m. Plastičnost kalů byla sta-
novována nepřímo pomocí sorpce methylenové modři –
tzv. methylene blue index MBI (ASTM C873-09). Porovná-
vána byla také citlivost k sušení kalu s nejvyšší plastičností
(podle MBI), která umožnila vytvoření zkušebního vzorku
z plastického těsta o deformačním poměru 0,55 podle
Pfefferkorna (ČSN 72 1074), s citlivostí komerčně prodáva-
ného kaolinitického jílu se srovnatelnou hodnotou MBI.
Podle stanovené Bigotovy křivky byl vypočítán koeficient
citlivosti k sušení podle Bigota CSB.
Pro přípravu zkušebních vzorků byl průměrný vzorek
vysušených kalů, vzniklý sesypáním vzorků kalu z jednot-
livých odběrů, domlet ve vibračním laboratorním mlýně
na jemnost odpovídající 5 % zbytku na sítě 0,063 mm.
Zkušební vzorky byly vytvářeny stloukáním do ocelové
formy o rozměrech 20x20x100 mm z plastického těsta
připraveného z kalů a 3 % hm. vodného roztoku karbo-
xylmetylcelulózy (LOVOSA TS 20), použitého
z důvodu nízké plastičnosti kalů LU a BK. Ze stejného
plastického těsta byly připraveny i žároměrky pro stano-
vení žárovzdornosti podle EN 993-12. Výpal vzorků pro-
běhl v elektrické laboratorní peci s nastaveným režimem:
nárůst teploty 600 °C za hodinu a výdrží na maximální
teplotě 10 minut s následným přirozeným chladnutím
v peci. Vzorky byly vypalovány na čtyři teploty výpalu:
1100 °C, 1150 °C, 1175 °C a 1200 °C. Žárovzdornost
byla stanovována v pozorovací laboratorní peci současně
na dvou žároměrkách.
Na vypálených vzorcích byly stanoveny délkové změny
pálením DP a dále nasákavost vakuová E, objemová hmot-
nost B, zdánlivá pórovitost P a zdánlivá hustota T vakuově
podle EN ISO 10545-3. Vývoj především uzavřené pórovi-
tosti a barvy střepu byl dokumentován pomocí optického
mikroskopu při zvětšení 200x na řezu střepu v závislosti na
výši vypalovací teploty.
Granulometrie
Průměrný zbytek na sítě 0,063 mm (R 0,063) po rozplavení
kalu se pohyboval v širokém intervalu od 10,3 % do
31,9 % (tab. 2). Například pro výrobu za sucha lisovaných
keramických obkladových prvků podle EN 14411 je vyža-
dována jemnost mletí surovinové směsi odpovídající R0,063
do 5 % [16]. S hodnotami zbytku na sítě 0,063 mm kores-
pondují výsledky laserové analýzy velikosti částic
(MASTERSIZER 2000) - medián ekvivalentního průměru
zrna d(0,5) v tab. 2 je úměrný hodnotě R 0,063. Zbytek na
sítě 0,063 mm představuje u všech kalů zrna o velikosti do
2 mm (obr. 3), což je výhodné například pro jejich případ-
né použití jako ostřiva v cihlářské výrobní směsi. Nehrozí
totiž výrazné obrušování válcových mlýnů. Ty jsou obvykle
pro výrobu zdicích materiálů nastaveny právě na hodnotu
maximálního zrna 1,5 - 2 mm. Navíc u všech kalů je více
než 95 % všech zrn nad 0,063 mm menších než 1 mm
(například v kalu LU je 99 % zrn frakce 0,063 – 0,5 mm),
což bylo potvrzeno sítovým rozborem zbytku na sítě
0,063 mm po plavení (obr. 3) i laserovou analýzou velikosti
částic (obr. 2).
Kal, který vzniká v rámci úpravy moravské droby v lomu
Luleč, lze charakterizovat jako materiál s nejvyšším podí-
lem jemných zrn. Obsahuje zrna prakticky o velikosti do
200 mm a současně vykazuje i nejnižší zbytek na sítě
0,063 mm. Granulometricky se kal LU již blíží paramet-
rům průmyslově mletého živce (třídy Ž43KNa50 podle
ČSN 72 1015), který se běžně používá v keramické tech-
nologii jako tavivo (tab. 2). Tento kal lze tedy s výhodou
využít ve výrobě jemné keramiky, kde nebude zapotřebí
kal výrazněji domílat. Kal z pískovny Ledce je typický vyš-
ším obsahem hrubějších zrn křemene a živce o velikosti
do 1 mm.
Je třeba počítat s tím, že zrnitost kalů není zcela konstant-
ní. Rozptyl výsledků hodnot zbytku na sítě 0,063 mm, pro-
váděných po odběrech kalu v různých místech haldy
a v různých dnech, udává tab. 2.
BK LU LC Ž43KNa50
d(0,5) [ µm] 43,2 23,9 153,5 20,9
R0,063 [%] 14,1±6,4 11,3±3,2 31,9±8,6 3,1
Tab. 2 Granulometrie posuzovaných kamenných kalů