ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ОКРАШИВАНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА

УДК 691.316

Фетняева Л.А., Постников И.Б.
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Применение цветного силикатного кирпича для отделки и облицовки зданий и сооружений в значительной мере повышает их декоративную выразительность, удовлетворяет современным архитектурно-эстетическим требованиям.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ОКРАШИВАНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧАТем не менее, в настоящее время в Российской Федерации дефицит железооксидных пигментов, не обеспеченных отечественным производством, оценивается в 30 – 70 тыс. т/ год [1].

В этих условиях задача получения и использования пигментов из отходов других производств является своевременной и экономически обоснованной.

В настоящей работе приведены результаты исследований возможности использования в качестве красящего пигмента отработанных окатышей химического предприятия «Синтез», г. Дзержинск Нижегородской области.

Отработанные окатыши – это отходы, полученные при извлечении пентакарбонила железа и карбонильных порошков из металлизированных термически пассивированных окатышей Оскольского электрометаллургического комбината. Они относятся к одним из многотоннажных неорганических металлосодержащих промышленных отходов. Отходы накапливаются в отвалах (ежегодно около 6000 тонн), не утилизируются, вызывают загрязнение окружающей среды, нарушают экологию. Поэтому переработка этих отходов и вовлечение их в производство полезной, пользующейся спросом продукции, является одним из актуальных направлений природоохранной работы, рационального использования природных ресурсов.

Отработанные окатыши представляют собой смесь порошка и сферических гранул, темного красно-коричневого цвета, РН водной вытяжки – 7,0, массовые доли основных составляющих, %:
— железа общего – 55,2;
— железа металлического – 0,7;
— углерода – 1,3;
— кислорода – 19,7;
— двуокиси кремния – 8-10;
— кальция – не более 1,0;
— магния – не более 0,5;
— алюминия – не более 0,01;
— влаги – 8,5.

Для получения пигмента отработанные окатыши после удаления инородных включений высушивались до постоянной массы и размалывались в шаровой мельнице до получения тонкоизмельченного порошка 0…0,316 мм.

С целью определения красящей способности полученного пигмента и оценки возможностей его использования для объемного окрашивания силикатного кирпича были изготовлены опытные образцы размерами  мм из силикатной массы активностью А=8,2 % и влажностью W=9,2 % при содержании пигмента от 0 до 8 % с шагом 0,5 %. Образцы прессовались на гидравлическом прессе ПР-10 с удельным давлением 15 МПа и проходили автоклавную обработку в производственных условиях при давлении 0,9 МПа, температуре изотермической выдержки 180 0С. Цвет образцов определялся визуально. Он имел оттенки от светло сиреневого (1-2 %) до коричнево-сиреневого (7-8 %), причем, при содержании пигмента более 7 % цвет не изменялся.

Исследования влияния пигмента на физико-механические свойства проводились по стандартным методикам (ГОСТ 8462-88, ГОСТ 7025-91) на образцах с содержанием пигмента 2 % (цвет светло-сиреневый), 4,5 % (цвет красновато-сиреневый) и 7 % (цвет коричнево-сиреневый). Для определения влияния степени дисперсности пигмента на свойства был произведен его рассев на фракции 0…0,16 мм и 0…0,071 мм, с использованием этих фракций были изготовлены окрашенные образцы с содержанием пигмента 7 %. Для проведения сравнительного анализа были изготовлены также контрольные образцы без содержания пигмента.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Результаты физико-механических испытаний

Данные физико-механических испытаний показали, что с увеличением количества пигмента до 4,5 % практически не меняются средняя плотность и водопоглощение кирпича. При увеличении количества пигмента до 7 %, в особенности в случае использования пигмента с высокой степенью дисперсности, плотность закономерно увеличивается, водопоглощение уменьшается.

Прочность при сжатии падает с увеличением количества пигмента, но при его содержании 2 и 4,5 % находится в пределах значений, допустимых ГОСТ 379-95 для лицевого силикатного кирпича (≥12,5 МПа). На рис.1 изображена зависимость прочности от количества пигмента.

Зависимость прочности при сжатии от количества пигмента (фракции 0,315).

Морозостойкость независимо от содержания пигмента удовлетворяет требованиям стандарта, более того при содержании пигмента 2 % морозостойкость оказалась не ниже, чем у неокрашенного образца. На рис. 2 изображена зависимость морозо-стойкости кирпича от количества пигмента.

Зависимость морозостойкости от содержания пигмента (фракции 0,315).

Одним из важных требований, предъявляемых к цветному силикатному кирпичу, как лицевому материалу, является устойчивость его к световым и атмосферным воздействиям.

Цветостойкость цветного силикатного кирпича имеет большое практическое значение, поскольку главное его назначение – оформление фасадов зданий, которые подвергаются прямому воздействию солнечных лучей и других атмосферных факторов.

Специально изготовленные образцы испытывались в климатической камере, где подвергались периодическим облучениям ультрафиолетом, орошению водой и обдуванию горячим воздухом. Испытания длились 1000 ч., что соответствует эксплуатационному периоду, равному 3,5 года. После испытания  исследуемые образцы сравнивались визуально с контрольными. При этом изменений цвета обнаружено не было.

Основное выводы:

— снижение прочности с увеличением расхода пигмента очевидно связаны с тем, что механические свойства автоклавных материалов в значительной степени зависят от количества кристаллической и гелеобразной фаз, их соотношения, вида и структуры новообразований. И поэтому присутствие соединений хромофоров, а также других составляющих пигмента, активно влияющих на характер образующихся продуктов, заметно сказывается и на физических свойствах. Однако содержание пигмента в количестве 2 % в незначительной степени влияет на прочностные характеристики. Значительное же снижение прочности образцов с содержанием тонкомолотого пигмента (фракции 0…0,16; 0…0,072) объясняется тем, что тонкомолотый порошок способен комковаться, что сильно затрудняет перемешивание с массой, что влечет за собой нарушение структуры новообразований;

— водопоглощение образцов с увеличением расхода пигмента несколько уменьшается, что связано с улучшением формуемости, повышением плотности;

— сохранение окраса после прохождения испытания в климатической камере подтверждает цветостойкость пигмента к солнечным лучам и атмосферным воздействиям.

Библиографический список

1 Кочергин А.В., Краснобай Н.Г. Состояние рынка железооксидных пигментов и пигментированных наполнителей и перспективы использования природного сырья. // Лакокрасочные материалы и их применение.- 2003. — №1.- С. 3-14.