СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЛИНЯНОГО КИРПИЧА Российский патент 1997 года по МПК C04B33/00 

Изобретение относится к керамическому производству, в частности к получению кирпича на глиняной основе.

Известна сырьевая смесь, включающая следующие компоненты, мас. отощающую добавку 5 20; выгорающую добавку 1 3 и глину легкоплавкую - остальное (Кашкаев И. С. и др. Производство глиняного кирпича. М. Высшая школа, 1974, с. 19 36).

Недостаток известной сырьевой смеси низкая прочность глиняного кирпича при сжатии и изгибе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сырьевая смесь для изготовления глиняного кирпича, включающая следующие компоненты, мас.

Отощающая добавка 5 20
Выгорающая добавка 0,5 1,5
Кремниевая пыль 0,5 1,5
Легкоплавкая глина Остальное
(патент Российской Федерации, N 2020140, кл. C 04 B 33/00 опубл. 1994).

Недостатком известной сырьевой смеси является недостаточно высокие прочностные свойства и огнеупорность. Введение кремниевой пыли для разогрева сырца до более высоких максимальных температур обжига (выше 900^oC) по известному решению ограничено, т.к. при содержании кремниевой пыли более 1,5 мас. в обжигаемом сырце от увеличения деформаций появляются трещины.

Цель изобретения повышение прочностных свойств и огнеупорности глиняного кирпича.

Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления глиняного кирпича, включающего легкоплавкую глину, отощающую и выгорающую добавки и кремниевую пыль, дополнительно содержит высокодисперсную пыль кремнезема при следующем соотношении компонентов, мас.

Отощающая добавка 5 20
Выгорающая добавка 0,5 1,5
Кремниевая пыль 1,5 2,5
Высокодисперсная пыль кремнезема 5 20
Легкоплавкая глина Остальное.

Введение в состав сырьевой смеси высокодисепрсной пыли кремнезема обеспечивает повышение прочности при сжатии и изгибе, что достигается за счет увеличения упрочняющей фазы (при температуре выше 800^oC) безводного алюмосиликата-муллита, образующегося в результате твердофазных реакций между окисью алюминия и активной высокодисперсной пылью кремнезема (через сито N 009 проходит 100% данной пыли). Кроме того, с введением высокодисперсной пыли кременезема снижается трещинообразование при обжиге сырца, что позволяет увеличить содержание в сырьевой смеси кремниевой пыли и, тем самым, повысить температуру обжига сырца с 850 900^oC до 950 1000^oC, при которой образуется новая фаза карбид кремния (за счет остатка углерода и избытка кремниевой пыли), что обеспечивает повышение огнеупорности глиняного кирпича. Появляется возможность в отдельных случаях замены высокоогнеупорных материалов менее дефицитным и более дешевым глиняным кирпичом.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами.

Уменьшение содержание высокодисперсной пыли кремнезема менее 5 мас. не обеспечивает достижения цели по увеличению прочности и огнеупорности глиняного кирпича, а увеличение более 20 мас. также ведет к снижению прочности при сжатии и изгибе из-за избытка этой пыли, часть которой находится в несвязанном состоянии.

Уменьшение содержания кремниевой пыли менее 1,5 мас. ведет к снижению огнеупорности кирпича, а увеличение более 2,5 мас. приводит к появлению трещин в сырце при обжиге, т. к. температура обжига превышает допустимую величину. Марка кирпича из-за понижения прочностных характеристик снижается.

В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый объект от прототипа, а именно: позволяющими получить упрочняющую фазу в большей доле за счет взаимодействия активной высокодисперсной пыли кремнезема с окисью алюминия при повышенных температурах обжига сырца с одновременным появлением при этих температурах новой фазы карбида кремния, повышающей огнеупорность глиняного кирпича.

Для испытания в лабораторных условиях готовили смеси, содержащие компоненты в заявленных интервалах (составы 1 3). Готовили также известный состав 8.

Для приготовления сырьевых смесей использовали:
1. Легко плавкую глину состава, мас. окись кремния 70; окись алюминия 15; окись железа 6; окись кальция 5; окись магния 1% окислы щелочных металлов (Na₂O и K₂O) 2;
2. Выгорающие добавки (каменный уголь);
3. Отощающие добавки (шамот, кварцевый песок);
4. Кремниевую пыль (мельчайший отсев при дроблении кремния и продукт пылеулавливания);
5. Высокодисперсную пыль кремнезема (пыль газоочистки при производстве кристаллического кремния, содержащая, мас. кремнезем 92; углерод 3,5; железо 0,6; окись алюминия и железа остальное).

Образцы после обжига испытывали на прочность при сжатии и изгибе и на огнеупорность.

Составы сырьевых смесей и результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что качество выше у кирпича, изготовленного из предлагаемого состава сырьевой смеси (составы 1 3), чем из известной (состав 8) за счет повышения предела прочности при сжатии с 170 до 205 225 кгс/см² и изгибе с 31 до 34 36 кгс/см² и огнеупорности с 1350 до 1450^oC. Марка кирпича повышается с 150 до 200.

Сущность изобретения: сырьевая смесь содержит в мас.% отощающую добавку 5 - 20; выгорающую добавку 0,5 - 1,5; кремниевую пыль 1,5 - 2,5; высокодисперсную пыль кремнезема 5 - 20 и легкоплавкую глину - остальное. Показатели свойства кирпича следующие: предел прочности при сжатии повышается с 170 до 205 - 225 кгс/см² и изгиба - с 31 до 34 - 36 кгс/см². Огнеупорность глиняного кирпича повышается с 1350 до 1450^oC. Повышается марка кирпича с 150 до 200. 1 табл.

Сырьевая смесь для изготовления глиняного кирпича, включающая легкоплавкую глину, отощающую и выгорающую добавки и кремниевую пыль, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит высокодисперсную пыль кремнезема при следующем соотношении компонентов, мас.

Отощающая добавка 5 20
Выгорающая добавка 0,5 1,5
Кремниевая пыль 1,5 2,5
Высокодисперсная пыль кремнезема 5 20
Легкоплавкая глина Остальноее