СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРУБОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ Российский патент 2014 года по МПК C04B33/16 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности керамических стеновых материалов, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней.

Производство керамических стеновых материалов в г. Тюмени обеспечивается запасами глин крупного Кыштырлинского месторождения. Химический и минеральный состав глин определяет такие показатели качества продукции, как прочность 10-12,5 МПа и плотность 1700-1800 кг/м³. На изделиях отмечаются трещины, искривления ребер и граней, высолы на поверхности при эксплуатации, что исключает применение изделий при лицевой кладке.

Для улучшения прочностных, теплотехнических параметров и выполнения требований, предъявляемых к лицевой керамике, в состав сырьевой смеси вводятся модифицирующие добавки - диатомитовая порода и графит искусственный измельченный. Успешное решение реализуется в снижении температуры обжига изделий; уменьшении величины воздушной и огневой усадки; уменьшении плотности керамического изделия; увеличении прочности структуры; изменении декоративных характеристик (осветление черепка).

Известна керамическая масса (пат. №2233815) - закарбонизированный суглинок 84-89,3%; гранулированный кремнезем 10-14,8%; сульфатное мыло 0,7-1,2%. Недостатком композиции является усложнение технологической линии.

Близким технологическим решением является керамическая масса для изготовления керамического кирпича (пат. №2445286), включающая закарбонизованный суглинок - 93,0-97,0%; микрокремнезем (оболочка гранулированной добавки) - 1,5-3,5%; уголь (ядро гранулированной добавки) - 1,5-3,5%. Недостатком такого решения является высокая зольность угля и необходимость в дополнительных защитных мероприятиях при его помоле и хранении.

Задачей настоящего изобретения является получение керамического стенового материала с пониженной плотностью, высокой прочностью и с высокими эстетическими показателями, на основе многокомпонентной сырьевой массы.

При введении в состав керамической массы кремнеземистого сырья (диатомита) достигается уменьшение плотности и снижение усадки. Но прочность остается неизменной либо уменьшается, что является недостаточным для получения современных керамических стеновых материалов.

В результате анализа технической литературы и патентной документации было принято решение провести дополнительное исследование влияния углеродсодержащей добавки в глину. В результате была обнаружена тенденция к увеличению прочности и снижению плотности изделий, а также снижение температуры обжига на 150-200°С без ущерба для свойств готовой продукции.

Совместное введение диатомита и графита позволяет значительно снизить воздушную и огневую усадку, снизить плотность, формовочную влажность, изменить цвет черепка и уменьшить температуру обжига. Мокрый помол компонентов исключает необходимость фракционирования компонентов.

Сущность изобретения заключается в том, что сырьевая смесь содержит следующие компоненты:

- глина Кыштырлинская - 70,0-76,0%;

- диатомит Камышловский - 20,0-25,0%;

- графит - 4,0-5,0%.

Характеристики исходных материалов

1. Глина Кыштырлинская

Сырьем, свойства которого подлежали корректировке, являлись глины Кыштырлинского месторождения. Химический состав глин представлен в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав Кыштырлинских глин Содержание, % SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ Na₂O Fe₂O₃ CaO MgO SO₃ K₂O п.п.п 55,37-62,67 15,58-18,63 0,77-1,00 0,6-0,7 7,76-8,8 1,37-1,77 1,62-1,92 1,0-2,01 1,11-2,19 6,4-7,64

В таблице 2 приведены данные по гранулометрическому составу глин.

Таблица 2 Гранулометрический состав глины Песчаные частицы 1-0,05 мм Пылеватые частицы 0,05-0,005 мм Глинистые частицы менее 0,005 мм 15,2% 19,2% 65,6%

Показатели, отражающие керамические свойства Кыштырлинской глины, приведены в таблице 3.

Таблица 3 Керамические свойства глины Число пластичности Огнеупорность Воздуш. усадка, % Температура обжига, °C Общая усадка, % Водопоглощение % Плотность, кг/м³ Цвет черепка Более 25 Более 1580°C 10-13 1100-1300 До 15 25-30 1,8 Темно-красный

2. Диатомит Камышловский

Диатомиты - это органогенная порода, образовавшаяся из панцирей микроорганизмов, между которыми осаждались тончайший ил и глина. Состоит из аморфного кремнезема в виде опала. Химический состав диатомитов приведен в таблице 4.

Таблица 4 Химический состав Камышловского диатомита Компонент SiO₂ CaO MgO Fe₂O₃ FeO Al₂O₃ TiO₂ MnO P₂O₅ Na₂O K₂O SO₃ Содержание, % 75,12 0,46 0,35 3,23 0,27 8,86 0,43 0,02 0,11 0,74 1,20 1,20

Твердость диатомита равна 2 по шкале Мооса, следовательно, для его переработки требуется минимум технологического оборудования и энергозатрат; большая удельная поверхность и высокая реакционная способность этой горной породы обуславливают его благоприятное влияние на керамическую массу при активации сырья и обжиге черепка. За счет своей минимальной усадки при температурах обжига, принятых в промышленности, диатомит является отощителем. Кроме этого, при дегидратации в интервале температур 300-500°С, он существенно уменьшит плотность черепка и его теплопроводность. К тому же, применение диатомита целесообразно экономически за счет его невысокой стоимости и обширности запасов.

3. Графит

Для решения задачи понижения температуры обжига и увеличения прочности изделий и на основании предыдущих исследований в качестве добавки целесообразно применение углеродсодержащего сырья. Такой добавкой может служить тонкодисперсный уголь или графит, применяемый в пресс-порошках (например, металлокерамике). Однако применение угля предусматривает его тонкодисперсную переработку, то есть дополнительную технологическую линию, включающую в себя дробильно-помольное оборудование и сложную воздухоочистительную систему; дозировки угля значительно превышают дозировки графита для получения такого же эффекта; и наконец, повышается риск локальных перегревов внутри изделия. Эти обстоятельства предопределяют применение графита в керамической массе. При горении он поднимает температуру внутри изделия и тем самым ускоряет процессы муллитообразования, отвечающего за долговечность и прочность керамики.

Изобретение применимо для производства стеновой керамики. Средняя плотность пустотелых изделий при сохранении требований ГОСТ 530-2007 составляет 1200-1260 кг/м³. Характеристики изделий приведены в таблице 5.

Таблица 5 Свойства полученных изделий Показатель Прочность при сжатии, МПа Средняя плотность, кг/м³ Водопоглощение, % Цвет черепка Значение 20,5-22,0 1200-1260 13-14 «Абрикос»

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности грубой строительной керамики, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней. Техническим результатом изобретения является получение стеновых керамических изделий с пониженной плотностью и высокой прочностью. Сырьевая смесь для производства грубой строительной керамики включает в себя следующие компоненты, мас.%: глина Кыштырлинская - 70,0-76,0; диатомит Камышловский - 20,0-25,0; графит - 4,0-5,0. 5 табл.

Сырьевая смесь для производства грубой строительной керамики, включающая глину Кыштырлинского месторождения, Камышловский диатомит, отличающаяся тем, что содержит добавку - графит искусственный измельченный, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- глина Кыштырлинская - 70,0-76,0;
- диатомит Камышловский - 20,0-25,0;
- графит - 4,0-5,0.