ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1994 года по МПК C04B33/00 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности производству стенового керамического кирпича.

Известна шихта (1) для изготовления керамических строительных изделий, включающая глину и доменный шлак в следующем соотношении, мас. % : Доменный шлак 5-30 Глина Остальное
Недостатком известного технического решения является то, что изделия, изготовленные из шихты данного состава, имеют высокую плотность и теплопроводность, а также высокую себестоимость.

Это обусловлено тем, что из-за высокого содержания глины известная шихта является высокопластичной, для затворения которой требуется большое количество воды. Поэтому при сушке и обжиге изделий, изготовленных из данной шихты, происходит их сильная линейная усадка. Полученные керамические изделия имеют низкую пористость и, как следствие, высокую плотность и теплопроводность. Кроме того, полученные изделия имеют высокую себестоимость, обусловленную тем, что их сушка и обжиг требуют высоких топливно-энергетических затрат.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к описываемому техническому решению является шихта (2) для изготовления керамических строительных изделий, содержащая длину и доменный шлак в следующем соотношении компонентов, мас. % : Доменный шлак 55-65 Глина Остальное
Недостатком известного технического решения является то, что изделия, изготовленные из шихты данного состава, имеют высокую плотность и теплопроводность, высокую себестоимость.

Это обусловлено тем, что известная шихта имеет высокую пластичность и водопотребность из-за повышенного содержания в ней глины и доменного шлака. Поэтому при сушке и обжиге изделий, изготовленных из данной шихты, происходит их линейная воздушная и огневая усадка. И полученные изделия имеют низкую пористость и, как следствие, высокую плотность. При этом наряду с мелкими закрытыми порами содержатся сообщающиеся крупные поры, причем поризация керамического черепка - неравномерная. В результате изделия имеют высокую теплопроводность.

Керамические изделия, изготовленные из данной шихты, имеют высокую себестоимость, так как процесс сушки и обжига изделий, сформованных из высокопластических материалов, продолжительный и требует дополнительных топливно-энергетических затрат.

Целью изобретения является снижение плотности и теплопроводности керамических строительных изделий при одновременном снижении их себестоимости.

Указанная цель достигается тем, что шихта для изготовления керамических строительных изделий, включающая глину и доменный шлак, дополнительно содержит пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходы производства карбидкремниевых изделий при следующем соотношении и доменный шлак, дополнительно содержит пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходы производства карбидкремниевых изделий при следующем соотношении компонентов, мас. % : Доменный шлак 18-25 Пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства 20-25 Отходы производства карбидкремниевых изделий 20-27 Глина Остальное
Пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства содержит, мас. % : SiO₂ 57,5 Al₂O₃ 39,40 Fe₂O₃ 1,42 CaO 0,62 MgO 1,0 TiO₂ 1,02
Дисперсный состав пыли характеризуется содержанием фракции менее 0,09 мм в количестве 88,1% .

Отходы производства карбидкремниевых изделий содержат, мас. % : SiC 9,68-12,03 C 16,9-18,3 CaF₂ 2,3-4,3 Fe 0,27-0,36 SiO₂ Остальное
Отходы производства карбидкремниевых изделий получают на стадии силицирующего обжига в конвейерных электропечах заготовок карбидкремниевых электронагревателей, которые уложены в лотки и пересыпаны засыпкой.

Дисперсный состав отходов производства карбидкремниевых изделий характеризуется содержанием фракции менее 0,09 мм в количестве 72,0% .

Предлагаемая шихта за счет введения в нее новых компонентов: пыли электрофильтров шамотно-обжигового производства; отходов производства карбидкремниевых изделий, и нового соотношения ингредиентов в ее составе позволяет снизить плотность и теплопроводность керамических строительных изделий в первую очередь за счет снижения их пористости при одновременном снижении себестоимости изделий.

Одновременное введение в состав шихты пыли электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходов производства карбидкремниевых изделий приводит к повышению пористости готовых керамических изделий за счет следующих факторов. Отходы производства карбидкремниевых изделий содержат кокс, который, выгорая при обжиге, оставляет в керамическом материале поры. Так как отходы производства карбидкремниевых изделий имеют тонкодисперсный состав, то при тщательном перемешивании исходной смеси частичка кокса равномерно распределяется по всей массе шихты. За счет этого при обжиге керамических изделий происходит более равномерная поризация готовых изделий. При этом поры образуются мелкие и закрытые.

Повышение пористости изделий достигается за счет использования пыли электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходов производства карбидкремниевых изделий в качестве отощающих добавок. Наличие двуокиси кремния в отходах производства карбидкремниевых изделий и в пыли электрофильтров шамотно-обжигового производства обеспечивает снижение связующей способности, пластичности и водопотребности шихты, которая при сушке и обжиге дает незначительную линейную усадку. При этом одновременно повышается равномерная закрытая пористость керамических изделий. Повышение пористости происходит еще и за счет уменьшения количества глины и доменного шлака в составе предлагаемой шихты. В результате снижается содержание Al₂O₃ в шихте, что также позволяет повысить пористость изделий за счет уменьшения водопотребности шихты и снижения линейной усадки изделий при сушке и обжиге. За счет увеличения равномерной закрытой мелкой пористости понижается плотность керамических строительных изделий. При понижении плотности уменьшается объемный вес изделий. Уменьшение плотности и объемного веса стеновых керамических изделий уменьшает нагрузку строительных конструкций на фундамент здания, снижает транспортные расходы при перевозках. Высокая равномерная пористость получаемых изделий позволяет снизить также их теплопроводность. Теплопроводность уменьшается также за счет формы и размера получаемых пор (большая часть пор является мелкими и закрытыми). Это обусловлено тем, что прохождению теплового потока через керамическую массу и поры оказывает большое термическое сопротивление воздух, заполняющий эти поры и имеющий низкую теплопроводность. Снижение величины теплопроводности повышает теплоизоляционные свойства стен и позволяет уменьшить их толщину. При введении в состав шихты пыли электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходов производства карбидкремниевых изделий, а также всех входящих в нее компонентов в заявляемых пределах снижает также себестоимость керамических строительных изделий. Это обусловлено снижением затрат на топливо и сырье, на эксплуатацию строительных конструкций; повышением производительности печей, снижением транспортных расходов при перевозке керамических строительных изделий.

Так, наличие кокса в отходах производства карбидкремниевых изделий дает возможность сократить количество топлива, необходимого для обжига изделий, позволяет ускорить нагрев изделий и способствует более равномерному их обжигу. Сокращается цикл сушки и обжига изделий, повышается производительность печей.

Снижению расхода технологического топлива способствует также оптимальное содержание в отходах производства карбидкремниевых изделий плавикового шпата (CaF₂), который является плавнем. Во время обжига изделий плавки взаимодействуют с глинистым вещество, в результате чего образуются соединения более легкоплавкие, чем глинистое вещество. За счет этого снижается температура спекания керамической массы, что позволяет снизить расход топлива на обжиг. Использование в шихте пыли электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходов производства карбидкремниевых изделий в качестве отощающих добавок позволяет улучшить сушильные и обжиговые свойства отформованных изделий, сократить продолжительность их сушки и обжига. Это способствует снижению расхода топлива на сушку и обжиг изделий, а также повышению производительности печи. Снижение затрат на эксплуатацию конструкций достигается путем повышения теплоизоляционных свойств керамических строительных изделий. Так, при снижении величины теплопроводности стенового керамического кирпича уменьшается величина потерь через них тепла из помещений. Следовательно, снижаются затраты на отопление зданий.

Уменьшение себестоимости керамических строительных изделий достигается также за счет снижения транспортных расходов при их перевозке, так как эти изделия имеют невысокую плотность и небольшой объемный вес.

При частичной замене сырья отходами собственного производства: пылью электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходами производства карбидкремниевых изделий снижаются затраты на сырье.

Содержание в шихте указанных компонентов в предлагаемых пределах позволяет также улучшить художественно-декоративные свойства керамических строительных изделий. Изделия, получаемые из этой шихты после обжига имеют красивую бледно-розовую окраску за счет наличия в составе шихты оксидов кальция и окислов железа.

Изобретение иллюстрируется конкретными примерами, приведенными ниже.

П р и м е р. Керамические изделия изготавливаются по известной технологии полусухого способа производства. Доменный шлак фракции 5-0 мм сушат в сушильном барабане при температуре 700-8000^оС до влажности не более 6% . Глину дробят в глинозерных машинах до кусков размером не более 60 мм, сушат в сушильном барабане при 700-800^оС до влажности не более 10-11% и измельчают в дезинтеграторах до фракции 0,5-0,01 мм (содержание фракции 0,09 мм не менее 75% ). Подготовленные доменный шлак и глина направляют в бункера участка керамических изделий. Пыль электрофильтров шамотно-обжигового цеха и отходы цеха карбидкремниевых изделий подают пневмотранспортом в бункера участка керамических изделий. Приготовление шихты производят в течение 3-4 мин в следующем порядке.

Доменный шлак и пыль электрофильтров в заданном соотношении подают в смесительные бегуны, где их перемешивают и увлажняют водой. Затем подают глину и отходы производства карбидкремниевых изделий и еще раз тщательно перемешивают. Влажность готовой массы составляет 6-7% . Готовая шихта поступает на формовочный участок. Формование изделий осуществляют на коленорычажных прессах СМ 1085 с силой тока в цепи электродвигателя 40-60 А.

Сушку и обжиг изделий производят в кольцевой печи на металлических поддонах по режиму: 0 - 500^оС 4 ч 500 - 1000^оС 4 ч 1000^оС 3 ч Охлаждение в печи: 1000 - 0^оС 8 ч
Возможный обжиг изделий в туннельной печи.

Для проведения сравнительных испытаний были подготовлены три состава предлагаемой шихты для изготовления керамических строительных изделий, соответствующие предельным и оптимальному количеству компонентов.

Отходы производства карбидкремниевых изделий вводили в состав шихты в количестве 20 мас. % (шихта N 1), 23,5 мас. % (шихта N 2), 27 мас. % шихта N 3);
пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства - в количестве 20 мас. % (шихта N 1), 22,5 мас. % (шихта N 2), 25 мас. % (шихта N 3);
доменный шлак - в количестве 18 мас. % (шихта N 1), 21,5 мас. % (шихта N 2), 25 мас. % (шихта N 3);
глину - в количестве 42 мас. % (шихта N 1), 32,5 мас. % (шихта N 2), 23 мас. % (шихта N 3).

Для сравнения была испытана также шихта, состав которой принят в качестве прототипа.

Изделия, полученные после обжига, подвергали испытаниям на водопоглощение по существующей методике (ГОСТ 7025-78), определяли плотностью изделий (ГОСТ 3427-75) и теплопроводность по ГОСТ 700-76-87. Водопоглощение керамических материалов используется как метод определения их пористости.

Составы шихт и результаты проведенных испытаний керамических изделий приведены в таблице.

Как видно из таблицы, водопоглощение, а, следовательно и пористость изделий, полученных по предлагаемой шихте, выше, а их плотность и теплопроводность ниже, чем у изделий, полученных из шихты, известной из прототипа. (56) Акцептованная заявка Японии N 53-133210, кл. 20(3), опубл. 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1474142, кл. С 04 В 33/00, 1987.

Использование: в производстве строительных материалов, в частности в производстве стенового керамического кирпича. Сущность изобретения: в шихту для изготовления керамических строительных изделий, содержащую глину и доменный шлак, дополнительно вводится пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходы производства карбидкремниевых изделий - отработанная засыпка. Шихта содержит, мас. % : доменный шлак 18 - 25, пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства 20 - 25, отходы производства карбидкремниевых изделий 20 - 27, глина остальное. Физико-механические показатели: водопоглощение 12,1 - 12,5 % , плотность 1390-1410 кг/м³ , теплопроводность 0,4-0,43 ккал/м² c . 1 табл.

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающая глину и доменный шлак, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства и отходы производства карбидкремниевых изделий - отработанную засыпку при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Доменный шлак 18 - 25
Пыль электрофильтров шамотно-обжигового производства 20 - 25
Отходы производства карбидкремниевых изделий - отработанная засыпка 20 - 27
Глина Остальное