КЕРАМИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОВЕСНОГО КИРПИЧА Российский патент 2015 года по МПК C04B33/132 

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения легковесного кирпича.

Известна керамическая масса для получения кирпича следующего состава, мас.%: умеренно-пластичный лессовидный суглинок - 50-80, золошлаковый отход электростанции с содержанием горючего вещества более 35% - 10-25, среднепластичная легкоплавкая глина - 10-25 / Абдрахимов, В.З. Авторское свидетельство №1766876. СССР SU, C04B 33/00. Керамическая масса для изготовления кирпича / В.З. Абдрахимов, Ю.М. Макрушин, Ч.С. Оразаев, К.Т. Туркстанов. - Опубл. 07.10.92. Бюл. №37/ [1].

Недостатком указанного состава является относительно низкая морозостойкость (55-81 циклов).

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса для изготовления легковесного кирпича, включающая следующие компоненты, мас.%: межсланцевая глина - 50-70, горелые породы - 30-50 /Абдрахимов, В.З. Использование отходов горючих сланцев в производстве теплоизоляционных материалов без применения природного сырья / В.З. Абдрахимов, И.Ю. Рощупкина, Е.С. Абдрахимова, А.В. Колпаков // Экология и промышленность России. - 2012. - №3 (март). - С.28-31/ [2]. Принят за прототип.

Недостатком указанного состава керамической массы являются относительно низкая морозостойкость - 83-88 циклов попеременного замораживания и оттаивания и высокая плотность 1270-1370 кг/м³.

Сущность изобретения - получение из отходов производств без применения природного традиционного сырья легковесного кирпича и повышение его качества.

Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и снижение плотности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую межсланцевую глину, дополнительно вводят сланцевый шлак с содержанием, мас.%: SiO₂ - 22,4; Al₂O₃ - 12,2; Fe₂O₃ - 7,8; CaO - 17,3; MgO - 1,3; R₂O - 5,2; п.п.п. - 33,8 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

межсланцевая глина 50-70 сланцевый шлак 30-50

Сланцевый шлак, получаемый на сланцеперерабатывающем заводе, где использовался сланец в виде щебня крупностью от 20 до 70 мм, более однороден, так как исходной породой является чистый сланец, а степень термической обработки на этом этапе постоянна. Химические составы, оксидный и поэлементный, используемых компонентов представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Оксидный химический состав сырьевых материалов Сырьевой материал Содержание оксидов по массе, % SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO R₂O п.п.п. Межсланцевая глина 45-47 13-14 5-6 11-13 2-3 3-4 9-20 Сланцевый шлак 22,4 12,2 7,8 17,3 1,3 5,2 33,8

Таблица 2 Поэлементный анализ сырьевых материалов Отход Элементы С O Na Mg Al+Ti Si S К Са Fe Межсланцевая глина 7,73 50,06 0,46 1,04 7,20 17,66 1,83 1,75 10,53 3,35 Сланцевый шлак 8,80 48,47 0,89 0,98 7,08 12,3 0,8 0,98 15,8 3,9

Использование углеродосодержащих отходов горючих сланцев позволит решить две важные задачи: во-первых, использование в качестве глинистого компонента, отощителя и выгорающей добавки отходов производств; во-вторых, повышенное содержание углерода в отходах горючих сланцев позволит значительно сократить количества топлива на обжиг кирпича.

Имея повышенное содержание п.п.п. (потери при прокаливании 33,8%, таблица 1), сланцевый шлак способствует получению легковесного кирпича с низкой плотностью, а повышенное содержание Fe₂O₃, СаО и R₂O способствует спеканию изделий при относительно невысоких температурах.

В качестве глинистого компонента для производства керамических материалов использовалась межсланцевая глина. Межсланцевая глина образуется при добыче горючих сланцев на сланцеперерабатывающих заводах (на шахтах). Межсланцевая глина является отходом горючих сланцев. По числу пластичности межсланцевая глина относится к высокопластичному глинистому сырью (число пластичности 27-32) с истинной плотностью 2,55-2,62 г/см³. Химический оксидный состав межсланцевой глины представлен в таблице 1, а поэлементный - в таблице 2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Сырьевые материалы высушивались до влажности не более 5%, затем измельчались до прохождения сквозь сито 0,63 мм. Высушенные сырьевые материалы тщательно перемешивали. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20-24% (в зависимости от содержания глинистого компонента), из которой формовали кирпич. Кирпич-сырец высушивали до влажности не более 8% и затем обжигали при температуре 1050°С. Изотермическая выдержка при конечной температуре составляла 60 минут.

В таблице 3 приведены составы керамических масс, а в таблице 4 - физико-механические показатели кирпича.

Таблица 3 Составы керамических масс Сырьевые материалы Содержание компонентов, мас. % 1 2 3 Межсланцевая глина 70 60 50 Сланцевый шлак 30 40 50

Таблица 4 Физико-механические показатели кирпича Показатели Составы Прототип 1 2 3 Плотность, кг/м³ 1160 1140 1080 1270-1370 Морозостойкость, циклы 105 98 92 83-88 Механическая прочность на сжатие, МПа 19,5 19,1 18,8 17,1-18,5 Теплопроводность, Вт/(м·°С) 0,202 0,198 0,184 -

Как видно из таблицы 3, легковесные кирпичи получили из отходов производств без применения природного традиционного сырья. Полученный кирпич из предложенных составов имеет по отношению к прототипу более высокую морозостойкость и низкую плотность (таблица 4).

Полученное техническое решение при использовании сланцевого шлака позволяет повысить морозостойкость и снизить плотность легковесного кирпича.

Использование техногенного сырья при получении кирпича способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Абдрахимов В.З. Авторское свидетельство №1766876. СССР SU, С04B 33/00. Керамическая масса для изготовления кирпича / В.З. Абдрахимов, Ю.М. Макрушин, Ч.С. Оразаев, К.Т. Туркстанов. - Опубл. 07.10.92. Бюл. №37/ .

2. Абдрахимов В.З. Использование отходов горючих сланцев в производстве теплоизоляционных материалов без применения природного сырья / В.З. Абдрахимов, И.Ю. Рощупкина, Е.С. Абдрахимова, А.В. Колпаков // Экология и промышленность России. - 2012. - №3 (март). - С.28-31.

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения легковесного кирпича.

Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и снижение плотности легковесного кирпича, которая достигается добавлением в керамическую массу сланцевого шлака с содержанием, мас.%: SiO₂ - 22,4; Al₂O₃ - 12,2; Fe₂O₃ - 7,8; CaO - 17,3; MgO - 1,3; R₂O - 5,2; п.п.п. - 33,8 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

межсланцевая глина 50-70 сланцевый шлак 30-50

4 табл.

Керамическая композиция для изготовления легковесного кирпича, включающая межсланцевую глину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сланцевый шлак с содержанием, мас.%: SiO₂ - 22,4; Al₂O₃ - 12,2; Fe₂O₃ - 7,8; CaO - 17,3; MgO - 1,3; R₂O - 5,2; п.п.п. - 33,8 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
межсланцевая глина 50-70 сланцевый шлак 30-50