СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2009 года по МПК C04B35/14 

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

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая в мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния (80…70) и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров (20…30) [Патент РФ №2167125, С04В 35/14].

Известный способ изготовления стеновых керамических материалов из сырьевой смеси включает смешивание компонентов в сухом состоянии, увлажнение до 16%, формование образцов методом полусухого прессования, сушку и обжиг при 900°С [Патент РФ №2167125, С04В 35/14].

Недостатком известной композиции является то, что стеновые материалы, изготовленные на ее основе, обладают относительно низкими показателями прочности и коэффициента конструктивного качества.

Технический результат - повышение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества.

Указанный выше технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления стеновых керамических изделий содержит в качестве сырьевых компонентов микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Микрокремнезем 82-88; Просыпь от боя отработанной   угольной футеровки электролизеров 12-18.

Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров является крупнотоннажным отходом производства алюминия, образующимся при капитальном ремонте электролизеров. Насыпная плотность отхода - до 760 кг/м³, преобладающий размер частиц - до 1,25 мм.

Предлагаемый способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси включает смешивание компонентов, увлажнение смеси, формование, сушку и обжиг, отличается тем, что увлажнение смеси производят на тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий проводят из полученного гранулята, а обжиг ведут при 1000°С.

Химический состав просыпи от дробления отработанной угольной футеровки электролизеров представлен в Патенте РФ №2167125, С04В 35/14 (мас.%):

SiO₂ - 22,40

Al₂O₃ - 15,01

Fe₂O₃ - 2,05

СаО - 2,60

MgO - 1,58

F - до 15

Na⁺ - до 15

С - до 67

Химический состав микрокремнезема производства кристаллического кремния отражен в Патенте РФ №2167125, С04В 35/14 (мас.%):

SiO₂ - 90…95

Al₂O₃ - до 0,8

Fe₂O₃ - до 0,8

СаО - до 1,6

MgO - до 1,2

SiC - до 5

С_общ - до 9

K⁺ - до 0,25

Na⁺ - до 0,06

п.п.п - до 20

Особенности химического состава просыпи от боя угольной футеровки электролизеров (наличие активных плавней и органической составляющей наряду с Al₂O₃) способствуют интенсификации накопления жидкой фазы и появлению полезных новообразований при обжиге, что приводит к увеличению прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материала.

Обжиг при 1000°С обеспечивает более полное выгорание графитизированной составляющей смеси, что облегчает доступ воздуха в тело изделия и сплавление SiC микрокремнезема со щелочами отработанной угольной футеровки. Разложение в этих условиях карбида кремния с образованием солей кремниевой и угольной кислот способствует формированию высокопрочных минеральных фаз. В совокупности это обуславливает получение керамического материала, который по своим техническим параметрам превосходит характеристики материала из известной композиции.

ПРИМЕР

Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров.

Процесс приготовления смеси включает следующие операции.

Сухие компоненты тщательно перемешивают, затем увлажняют до влажности 21 мас.% на тарельчатом грануляторе.

Из полученного гранулята формуют изделия методом полусухого прессования при давлении прессования 20 МПа.

Затем сырец сушат при температуре 100-110°С и обжигают при температуре 1000°С.

Примеры составов, физико-механические свойства обожженного материала приведены в табл.1 и 2 соответственно.

Таблица 1 Компоненты Содержание ингредиентов в составе (мас.%) 1 2 3 Микрокремнезем производства кристаллического кремния 88 75 82 Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров 12 15 18

Таблица 2 Показатель Состав Известный состав 1 2 3 Температура обжига, °С 1000 1000 1000 900 Средняя плотность, г/см³ 1,25 1,23 1,26 1,075-1,200 Прочность при сжатии, МПа 17,4 16,9 17,0 8,2-14,6 Водопоглощение, мас.% 22,6 24,1 23,3 19,1-26,9 Коэффициент размягчения 0,82 0,88 0,89 0,80-0,99 ККК·10^-2, МПа/(кг/м³) 1,39 1,37 1,35 0,76-1,22

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления керамических стеновых изделий. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и коэффициента конструктивного качества. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий включает микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - 82-88; просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров - 12-18. Способ изготовления сырьевой смеси включает смешивание компонентов, увлажнение смеси в тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий из полученного гранулята, сушку и обжиг при температуре 1000°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, включающая микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров, отличающаяся тем, что она содержит микрокремнезем и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Микрокремнезем 82-88 Просыпь от боя отработанной   угольной футеровки электролизеров 12-18

2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий смешивание компонентов, увлажнение смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что увлажнение смеси производят на тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий проводят из полученного гранулята, а обжиг ведут при 1000°С.