КЕРАМИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КИРПИЧА Российский патент 2015 года по МПК C04B33/135 

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

Известна керамическая масса для получения кирпича следующего состава, мас.%: умеренно-пластичный лессовидный суглинок - 50-8; 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 кирпича, включающая следующие компоненты, мас.%: межсланцевая глина - 50-70, горелые породы - 30-50 /Патент №2483042 Российская Федерация, МПК C04B 33/135. Керамическая композиция для изготовления легковесного кирпича / Колпаков А.В., Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С.; заявитель и патентообладатель Самарская академия государственного и муниципального управления; заявлено 14.12.2011; опубл. 27.05.2013. Бюл. 15./ [2]. Принят за прототип.

Недостатком указанного состава керамической массы являются относительно низкие морозостойкость - 83-88 циклов и механическая прочность на сжатие 17,1-18,5 МПа.

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

Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и прочности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую межсланцевую глину, дополнительно вводят шлак от сжигания бурого угля, содержащего, мас.%: SiO₂ - 53,8; Al₂O₃ - 5,8; Fe₂O₃ - 10,3; СаО - 22,8; MgO - 3,1; R₂O - 4,2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

межсланцевая глина 50-70 шлак от сжигания бурого угля 30-50

В качестве техногенного сырья (отходов производств) для производства керамического кирпича использовался шлак от сжигания угля Канско-Ачинского бассейна на Красноярской ТЭЦ-2.

Канско-Ачинский бассейн - угольный бассейн, расположенный на территории Красноярского края и частично в Кемеровской и Иркутской областях. Угли большинства месторождений в основном бурые, относятся к группе 2Б. Зольность бурых углей 6-12%, средняя влажность 35%, плотность около 1,5 т/м³, теплотворная способность 2800-3800 ккал/кг, содержание общей серы 0,3-1,0%. В золе преобладает СаО в концентрациях 25-61%, концентрации токсичных и радиоактивных малых элементов незначительны.

Весьма важное преимущество этих углей по сравнению с кузнецкими (единственные угли, которые могут составлять им конкуренцию по части запасов, разведанных площадей и возможности добычи угля дешевым открытым способом) и в их большей экологичности. В отличие от кузнецких, зольность которых достигает до 29%, они являются низкозольными со средней зольностью 6-12%. И те, и другие угли низкосернистые (0,3-0,6%). Но в золе канско-ачинских углей высоко содержание тугоплавкого оксида кальция (от 26 до 42%). С одной стороны, это недостаток, так как затрудняет жидкое шлакоудаление, но с другой - важное преимущество, так как в процессе сжигания угля в топке образуются сернистый и фосфорный ангидриды, которые уже не вредны.

Красноярская ТЭЦ-2 - тепловая электростанция в Красноярске, одна из крупнейших ТЭЦ в Сибири и входит в состав Открытого акционерного общества «Енисейская территориальная генерирующая компания (ТГК-13)» в качестве производственного филиала. Это самая экономичная станция от Урала до Дальнего Востока по удельному расходу условного топлива на единицу продукции.

Химические составы шлака от сжигания угля Канско-Ачинского бассейна представлены: оксидный в таблице 1, поэлементный - в таблице 2.

Плавкость шлака от сжигания бурого угля, °C: начало деформации - 1240, размягчения - 1280, жидкоплавкое состояние - 1300.

Имея повышенные содержания оксидов железа, кальция и щелочей шпак от сжигания бурого угля будет способствовать спеканию керамического кирпича при относительно невысоких температурах обжига.

Исследования минералогического состава шлака показали, что кристаллическая фаза в нем присутствует в незначительных количествах (не более 5-8%), так как на рентгенограммах просматриваются только слабые пики кварца (d=0,443 и 3,34 нм). Аморфная фаза составляет порядка 60-80%.

Для производства керамического кирпича использовалась в качестве глинистого компонента - межсланцевая. Она 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. Химические составы: оксидный и поэлементный представлены в таблицах 1 и 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°C. Изотермическая выдержка при конечной температуре составляла 60 минут.

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

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

Полученное техническое решение при использовании шлака от сжигания бурого угля позволяет повысить морозостойкость и механическую прочность керамического 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, 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 /.

2. Патент №2483042 Российская Федерация, МПК C04B 33/135. Керамическая композиция для изготовления легковесного кирпича / Колпаков А.В., Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С.; заявитель и патентообладатель Самарская академия государственного и муниципального управления; заявлено 14.12.2011; опубл. 27.05.2013. Бюл. 15 (прототип).

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического кирпича. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и прочности при сжатии керамического кирпича, которая достигается добавлением в керамическую массу шлака от сжигания бурого угля, содержащего, мас.%: SiO₂ - 53,8; Al₂O₃ - 5,8; Fe₂O₃ - 10,3; СаО - 22,8; MgO - 3,1; R₂O -4,2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: межсланцевая глина 50-70; шлак от сжигания бурого угля 30-50. 4 табл.

Керамическая композиция для изготовления кирпича, включающая межсланцевую глину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит шлак от сжигания бурого угля, содержащего, мас.%: SiO₂ - 53,8; Al₂O₃ - 5,8; Fe₂O₃ - 10,3; СаО - 22,8; MgO - 3,1; R₂O - 4,2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
межсланцевая глина 50-70 шлак от сжигания бурого угля 30-50