СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2006 года по МПК C04B35/16 C04B33/132 

Предлагаемое изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано для изготовления строительных материалов.

Наиболее близко к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая, мас.%: микрокремнезем 59...77, глиежи 26...41 [1].

Недостатком указанных смесей являются относительно низкие значения прочности и морозостойкости.

Технический результат - повышение прочности и морозостойкости материала.

Технический результат достигается тем, что в качестве сырьевых компонентов используется микрокремнезем производство кристаллического кремния, термически обработанный при 500°С закарбонизованный суглинок и пыль электрофильтров основного производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем60,9...70,5Термообработанный суглинок20,4...26,1Пыль электрофильтров9,1...13,0

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является дисперсным отходом с удельной поверхностью 25...34 м²/г и содержанием аморфного оксида кремния до 93 мас.%. Химический состав микрокремнезема (мас.%): SiO₂ 86-93; Fe₂O₃ 0,14-1,28; MgO 1,03-1,20; Na₂O 0,39-0,46; К₂О 0,28-0,42; Al₂O₃ 0,7-1,05; CaO 0,26-0,44; ППП 3,7-5,29.

Пыль электрофильтров представляет собой дисперсный отход бурого цвета с размером частиц 5-8 мкм. Выбор пыль электрофильтров в качестве добавки для интенсификации процессов спекания техногенного сырья и улучшения свойств керамических изделий обусловлен наличием в ее составе целого ряда ценных (маловязких в температурном интервале обжига керамических изделий) минерализующих составляющих: фторидов кальция, магния, алюминия, криолита и др.

Пыль электрофильтров Братского алюминиевого завода содержит (мас.%): F - 16; Al - 12; Na - 9,9; Са - 0,46; Mg - 0,1; SiO₂ - 0,65; Fe₂О₃ - 2,87; ППП - до 38.

Закарбонизированный суглинок Анзебинского месторождения содержит (мас.%): SiO₂ - 55,0; Al₂О₃ - 14,92; Fe₂О₃ - 5,52; CaO - 5,0; MgO - 5,48; ППП - 9,66; Na₂O+К₂O - 4,12; Н₂O - 1,52. Суглинок относится к умеренно пластичному сырью (число пластичности 8,47-16,98) с низкой чувствительностью (коэффициент чувствительности 0,71-1,21).

Термическая обработка суглинка осуществлялась в лабораторной обжиговой печи. Температура термообработки составляет 500°С. Результаты дифференциально-технического анализа (ДТА) свидетельствуют о развитии процессов дегидратации глинистых минералов при указанной температуре (500°С).

При этом идет аморфизация структуры и деформация кристаллических решеток исходных минералов глинистого сырья физико-химической активности суглинка.

Сочетание микрокремнезема, термообработанного закарбонизованного суглинка и пыли электрофильтров обуславливает образование при обжиге высокопрочных, долговечных кристаллических фаз - упрочняющий керамический черепок.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ [1], включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг изделия при 900 и 950°С и увлажнение после обжига. Недостатком указанного способа являются относительно низкие значения прочности и морозостойкости.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление шихты, формование, сушку, обжиг и увлажнение, а также дополнительно включает предварительное измельчение и термическую обработку закарбонизованного суглинка при 500°С.

Дополнительное упрочнение образцов (в отдельных случаях) после испытания на морозостойкость состав 1, температура обжига 875 и 950°С, свидетельствует о синтезе при обжиге гидравлически активных фаз, проявляющих физико-химическую активность при увлажнении в процессе испытания на морозостойкость.

Пример. Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода.

Суглинок предварительно измельчают в лабораторной мельнице до фракции 1 мм и менее, после чего подвергают термической обработке в муфельной печи при 500°С. Продолжительность термообработки при 500°С составляет 2 часа.

Термообработанный суглинок смешивают с микрокремнеземом и пылью электрофильтров, после чего вводят воду в количестве, необходимом для получения шихты влажностью 16%. Содержание ингредиентов (в мас.%) в предлагаемых составах приведено в таблице 1 (составы 1 - 3). Из полученной шихты методом полусухого прессования при давлении 25 МПа формуют образцы - цилиндры диаметром 40 мм, которые высушивают при 60°С до постоянной массы и обжигают при 800, 875 и 950°С.

Для обожженных изделий определяют среднюю плотность, водопоглощение, прочность.

Конкретные значения оцениваемых параметров приведены в таблице 2.

Таблица 1.Компоненты составовСодержание ингредиентов в составе (мас.%) 123Микрокремнезем производства кристаллического кремния70,565,660,9Термообработанный суглинок20,423,326,1Пыль электрофильтров основного производства алюминия9,111.113,0

Таблица 2.ПоказателиСоставыИзвестный состав111222333Температура обжига, °С800875950800875950800875950900...950Средняя плотность, г/см³1,151,161,211,211,231,271,281,311,341,25...1,26Прочность при сжатии после обжига, МПа28,718,223,729,222,022,729,825,821,813,0...14,6Прочность при сжатии влажных образцов, МПа24,919,321,826,922,622,328,825,822,816,4...23Водопоглощение, %38,528,033,436,630,933,234,733,933,128,7...29,3Морозостойкость, циклы85100125851001258510017515Прочность при сжатии влажных образцов после испытания на морозостойкость, МПа2426,327,224,62222,825,121,718,4-Прирост прочности влажных образцов после испытания на морозостойкость, %-36,024,9-------

Литература

1. Патент РФ №2130912 МКИ⁶ С 04 В 35/14, 35/16. Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий. Садович М.А., Волкова О.Е., Яковлев Е.И. // Бюл. Откр. Изобр. - 2001. - №14.

Изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Технический результат - повышение прочности и морозостойкости материала. Сырьевая смесь содержит следующие компоненты, мас.%: микрокремнезем 60,9-70,5, термообработанный суглинок 20,4-26,1, углеродсодержащий отход алюминиевого производства - пыль электрофильтров 9,1...13,0. Способ изготовления стеновых керамических изделий из вышеназванной сырьевой смеси включает приготовление сырьевой шихты, формование, сушку, обжиг при 875 и 950°С, увлажнение. Перед приготовлением шихты закарбонизованный суглинок измельчают и проводят термическую обработку при 500°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, содержащая микрокремнезем и алюмосиликатный компонент, отличающаяся тем, что она включает в качестве алюмосиликатного компонента термически обработанный закарбонизованный суглинок с содержанием СаО+MgO 10-11%, а также дополнительно включает углесодержащий отход алюминиевого производства - пыль электрофильтров при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем60,9-70,5Термообработанный суглинок20,4-26,1Пыль электрофильтров9,1-13,0