СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Российский патент 2012 года по МПК C04B28/18 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к изготовлению силикатных изделий, с использованием попутно добываемых вскрышных пород горнодобывающей промышленности.

Известна сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича, содержащая, мас.%: известь 4,8-5,2, тонкомолотый перлит 11-12, полевошпатовый песок 77,5-78,5 и вспученный перлитовый песок остальное (А.С. СССР №618355, С04В 15/06,05.08.1978).

Недостаток данной смеси - низкая прочность сырца и готового изделия, и автоклавная обработка изделий паром высокого давления.

Наиболее близким к техническим решением, принятым за прототип, является сырьевая смесь, для изготовления силикатного кирпича, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотый гранодиорит и в качестве заполнителя гранодиоритовый отсев при следующем соотношении компонентов, мас.%: молотый гранодиорит 15-30, гранодиоритовый отсев 60-80, известь - остальное (А.С. СССР №817001, С04В 15/06, 30.03.1981).

Недостатком данного технического решения является то, что оно включает автоклавную обработку изделий паром высокого давления.

Цель изобретения - снижение давления автоклавирования.

Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления силикатных изделий, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотую песчаную пелито-алевритовую породу, а в качестве заполнителя исходную песчаную пелито-алевритовую породу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

известь негашеная 6-12

молотая песчаная пелито-алевритовая порода 12-24

исходная песчаная пелито-алевритовая порода 64-82

Данная порода в больших количествах попадает в зону горных работ при открытой разработке железорудных месторождений КМА.

В табл.1 приведен химический состав песчаной пелито-алевритовой породы, в табл.2 - гранулометрический состав.

Таблица 1
Химический состав породы, мас.% SiO₂ Аl₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO ТiO₂ SO₃ K₂O Na₂O п.п.п. Сумма 79,4 10,26 2,57 0,05 0,02 - - 1,28 1,15 4,19 98,92

Таблица 2
Гранулометрический состав породы Содержание фракций, мас.%, размер сит, мм Более 1,25 1,25-0,63 0,63-0,315 0,315-0,10 0,10-0,04 0,04-0,01 0,01-0,005 Менее 0,005 - - 1,3 14,4 18,72 42,95 5,7 16,93

По размеру преобладают алевритовые и пелитовые частички. Содержание псаммитовых частиц составляет 15,7 мас.%. Порода содержит преимущественно кварц. В качестве второстепенных минералов (до 10 мас.%) содержатся полевые пшаты, каолинит, монтмориллонит, гидрослюда и смешаннослойные образования.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая сырьевая смесь отличается от известной введением в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотой песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхность 8000 см²/г, а в качестве заполнителя - исходной песчаной пелито-алевритовой породы, и как следствие - снижение давления автоклавирования за счет высокой реакционной способности предлагаемого сырья.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Предложенная сырьевая смесь отличается новым качественным и количественным составом, и существенно упрощенной технологий изготовления кирпича, а именно снижением давления автоклавирования от 0,8 до 0 МПа или даже заменой автоклавной обработки пропариванием при атмосферном давлении.

Существенное снижение давления автоклавирования свидетельствует о возможности снижения энергозатрат на производство и повышение уровня безопасности самого производства, что связано с особенностями минералогического состава породы, а именно наличием минералов алюмо-силакатного состава, обеспечивающих синтез цементирующих соединений при невысоких давлениях автоклавной обработки. Кроме этого за счет высокой дисперсности предлагаемого сырья, в сравнении с известным (гранодиоритным отсевом), возможно сокращение времени помола кремнеземистого компонента. Это подтверждает, что заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Для изготовления предлагаемой сырьевой смеси используют негашеную известь (активность СаО+MgO=75%) и песчаную пелито-алевритовую породу с добавкой тонкомолотой песчаной пелито-алевритовой породы, с удельной поверхность 8000 см²/г.

Пример 1

Смесь готовят путем перемешивания исходных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%

негашеная известь - 6

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82

Перемешанные компоненты увлажняют водой до 10% от массы сухих материалов. Далее смесь выдерживают в герметичной камере до полного гашения смеси в течение 2-3 часов. Из этой смеси формуют кирпич-сырец при прессовом давлении 20 МПа, затем запаривают в пропарочной камере по режиму 1,5+9+1,5 при атмосферном давлении и температуре пара 95+5°С.

Пример 2

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в пропарочной камере по режиму 1,5+9+1,5 при атмосферном давлении и температуре пара 95±5°С.

Пример 3

Сырьевую смесь с влажностью 10% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 6

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.

Пример 4

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.

Пример 5

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%

негашеная известь - 12

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 24

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 64

Киприч-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.

Пример 6

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 4 атм.

Пример 7

Сырьевую смесь с влажностью 10% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 6

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 8 атм.

Пример 8

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 8 атм.

После семи суток выдержки в естественных условиях кирпичи испытывают на прочность при сжатии и изгибе по ГОСТ 8462-85. Результаты физико-механических испытаний представлены в табл.3.

Таблица 3
Физико-механические характеристики силикатных изделий Показатель Пример Прототип   1 2 3 4 5 6 7 8   Предел прочности при сжатии, МПа                   23,2 19,2 28,4 28,9 23,8 28,5 27 30,4 22,6-28,8 Предел прочности при изгибе, МПа                   6,9 5 6,9 7,2 6,3 7,8 8,4 9,4 7,5-9,1 Средняя плотность, кг/м³ 1960 1870 1960 1920 1850 1930 1980 1900 2140-2190 Водопоглощение, % 11,72 14,18 11,84 13,1 13,30 11,92 12,18 14,35 - Коэффициент размягчения 0,85 0,78 0,74 0,87 0,92 0,95 0,73 0,77 - Морозостойкость, в циклах, не менее                   15 15 25 35 35 35 50 50 - Предел прочности при сжатии сырца, МПа                   1,92 2,1 1,92 2,1 2,1 2,1 1,92 2,1 -

Из табл.3 видно, что данное сырье обеспечивает высокую прочность сырца 1,92-2,1 МПа, прочность готовых изделий сопоставима с прочностью изделий по прототипу, водопоглощение составляет 11,72-13,30%, морозостойкость в зависимости от давления автоклавирования находится в пределах 25-50 циклов, что отвечает требованиям для лицевого силикатного кирпича. Изделия, полученные гидротермальной обработкой при атмосферном давлении, имеют морозостойкость 15 циклов, что отвечает требованиям для рядового силикатного кирпича. Высокие значения коэффициента размягчения 0,74-0,95 для всех режимов гидротермальной обработки свидетельствуют о высокой водостойкости материала. Полученные изделия имеют среднюю плотность 1870-1980 кг/м³, которая ниже, чем у прототипа 2140-2190 кг/м³.

Силикатный кирпич с применением песчаной пелито-алевритовой породы имеет коричневый цвет и не требует введения пигментов для окрашивания, может быть использован в качестве облицовочного материала. Высокая прочность сырца позволит сократить брак в процессе формовании и облегчит выпуск высокопустотных изделий.

Заявляемые составы сырьевой смеси обладают высокой реакционной способностью, что позволяет получать изделия при сниженном давлении автоклавироваыия (от 0,8 до 0 МПа), что в свою очередь позволит снизить энергозатраты на автоклавную обработку, тем самым уменьшить энергоемкость и повысить производительность процесса производства. Использование предлагаемых составов сырьевых смесей позволит решить проблему утилизации вскрышных пород горнодобывающих предприятий и при этом получить различные силикатные строительные изделия для жилищного, гражданского и сельского строительства.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к изготовлению силикатных изделий, с использованием попутно добываемых вскрышных пород горнодобывающей промышленности. Сырьевая смесь включает известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель. В качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента содержит молотую песчаную пелито-алевритовую породу, а в качестве заполнителя - исходную песчаную пелито-алевритовую породу, при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь негашеная 6-12, молотая песчаная пелито-алевритовая порода 12-24 и исходная песчаная пелито-алевритовая порода 64-82. Технический результат - снижение давления автоклавирования, снижение энергозатрат на автоклавную обработку, уменьшение энергоемкости и повышение производительности процесса производства кирпича, утилизация вскрышных пород горнодобывающих предприятий. 3 табл.

Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, отличающаяся тем, что, с целью снижения давления автоклавирования, она содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотую песчаную пелито-алевритовую породу и в качестве заполнителя - исходную песчаную пелито-алевритовую породу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
известь негашеная 6-12 тонкомолотая песчаная пелито-алевритовая порода 12-24 исходная песчаная пелито-алевритовая порода 64-82