КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА Российский патент 2013 года по МПК C04B33/132 

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве керамических облицовочных материалов.

Известна керамическая масса для изготовления облицовочной плитки, содержащая глину (10-20 мас. %), стеклобой (5-6 мас. %), отработанную формовочную смесь литейного производства (55-65 мас. %), жженую известь (5-6 мас. %), мел (5-6 масс. %), жидкое стекло (5-12 мас. %) (пат. №2304125, МПК С04В 33/132, от 05.04.2006, опубл. 10.08.2007 г.).

Недостатком известного состава является низкая прочность при изгибе (30-35 МПа).

Также известна сырьевая смесь для изготовления керамических стеновых материалов, содержащая глину, кварцевый песок и суперпластификатор МБ-1 в количестве 0,8-1,0 мас. % (пат. №2389705, МПК С04В 33/13, от 29.12.2008, опубл. 20.05.2010 г.). Введение суперпластификатора МБ-1 позволяет в значительной степени снизить внутреннее и внешнее трение и, как следствие, достичь максимальной равноплотности при повышении плотности изделия и улучшении эстетических свойств изделий. Недостатком известной керамической массы являются низкие значения прочности, при этом требуется применять в составе масс дорогостоящий пластификатор МБ-1.

Наиболее близким к заявляемому составу является керамическая масса для производства облицовочных плиток. Керамическая масса содержит компоненты в следующих соотношениях (мас. %):

бентонит 10-15 отработанная формовочная смесь   литейного производства 40-45 шламы газоочистки литейного производства 17-20 бой литейных керамических форм 3-5 стеклобой 20-25

(пат. №2422399, МПК С04В 33/132, от 05.02.2010, опубл.27.06.2011 г.).

Недостатком наиболее близкой к заявляемому известной керамической массы является использование в ней значительного количества непластичного материала (80-85 мас. %) и, как следствие, невозможность дополнительно повысить прочность при изгибе облицовочной керамической плитки.

Задачей предлагаемой керамической массы является получение облицовочных керамических материалов с существенно более высокой прочностью при изгибе.

Достигается это тем, что керамическая масса, содержащая бентонит, отходы литейного производства и стеклобой, дополнительно содержит пластифицирующую добавку в виде сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства с рН 9-10 при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %:

бентонит 10-21 отходы литейного производства 59-63,5 стеклобой 19,5-25,5 сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита   алюминиевого производства 0,5-1,0

при этом отходы литейного производства содержат отработанную формовочную смесь литейного производства, шламы газоочистки литейного производства и бой литейных керамических форм в соотношении соответственно (4-3,5):(1,7-2,0):(0,3-0,5).

Сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита алюминиевого производства характеризуются следующим химическим составом (г/л): NaF - 20,40; Nа₂СО₃ - 29,68; NаНСО₃ - 35,28; Na₂SО₄ - 56,80. Данные отходы являются сильными электролитами- рН 1% раствора равен 9-10, что позволило определить воздействие растворов данных добавок на сорбированный комплекс глинистых частиц бентонита, приводя последние к пептизации и, следовательно к пластификации керамических масс с высоким содержанием непластичного материала. Дополнительная пластификация керамической массы с вводом сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства обеспечивает существенное повышение физико-механических свойств, в частности, прочности при изгибе обожженных образцов. Керамическая масса для облицовочной плитки реализуется следующим образом. Компоненты керамической массы в соответствии с заявляемым составом измельчаются в шаровых мельницах мокрого помола до остатка на сите №0063 2-4%. Далее смесь подвергается сушке в распылительных сушилках до остаточной влажности 6-7%. Высушенная смесь прессуется при удельном давлении прессования 30 МПа, подвергается скоростному обжигу при температуре 950-980°С. Составы заявляемой керамической массы для облицовочной плитки при различном содержании сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита, а также показатель прочности при изгибе в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.

Анализ данных табл.1 свидетельствует о преимуществе заявляемого состава в сравнении с прототипом в части достижения более высоких значений прочности при изгибе. При этом максимальные показатели прочности соответствуют оптимальному содержанию растворов регенерации 0,5-1,0 мас. %. Превышение содержания растворов регенерации выше заявляемых пределов приводит, к излишнему разжижению керамической массы и, как следствие, к снижению прочности при изгибе обожженных образцов. Содержание растворов ниже заявляемых хоть и приводит к некоторому повышению прочности при изгибе в сравнении с прототипом, но в недостаточной степени.

Таблица 1 Компоненты керамической массы Состав, мас. % 1 2 3 4 5 6 7 Прототип                 Бентонит 24 23 21 17 10 8 7 10-15 Отходы литейного производства 57,0 58,0 59,0 62,0 63,5 63,8 64,6 45                                 Стеклобой 18,7 18,6 19,5 20,0 25,5 27,0 27,0 20-25 Сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита 0,3 0,4 0,5 1,0 1,0 1,2 1,4                                                                   Прочность при изгибе, МПа 82 88 92 96 93 77 75 76-78                                

В таблице 2 приведены сведения о прочности при изгибе обожженных керамических масс при различном рН по примеру состава 4 из таблицы 1. Анализ данных таблицы 2 свидетельствует об оптимальности водородного показателя в диапазоне рН 9-10. В таблице 3 приведены показатели прочности при изгибе обожженных керамических масс, по примеру соответствующих составу 3, 4 (из таблицы 1) при различном соотношении компонентов отходов литейного производства при содержании сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита в оптимальных пределах 0,5-1,0 мас. %. Анализ данных таблицы 3 свидетельствует об оптимальности соотношений компонентов отходов литейного производства в заявляемых пределах (4-3,5):(1,7-2,0): (0,3-0,5).

Таблица 2 Состав по примеру 4 табл.1 Водородный показатель рН 8 9 10 11         4 86 96 95 90

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве керамических облицовочных материалов. Техническим результатом является повышение прочности при изгибе изделий. Керамическая масса содержит бентонит, отходы литейного производства, стеклобой и пластифицирующую добавку в виде сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства с рН 9-10 при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %: бентонит - 10-21; отходы литейного производства - 59-63,5; стеклобой - 19,5-25,5; сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита алюминиевого производства - 0,5-1,0. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Керамическая масса, содержащая бентонит, отходы литейного производства и стеклобой, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пластифицирующую добавку в виде сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства с рН 9-10 при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %:
бентонит 10-21 отходы литейного производства 59-63,5 стеклобой 19,5-25,5 сбрасываемые растворы регенерации   вторичного криолита алюминиевого производства 0,5-1,0

2. Керамическая масса по п. 1, отличающаяся тем, что отходы литейного производства содержат отработанную формовочную смесь литейного производства, шламы газоочистки литейного производства и бой литейных керамических форм в соотношении соответственно (4-3,5):(1,7-2,0):(0,3-0,5).