КЕРАМИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КИРПИЧА Российский патент 2016 года по МПК C04B33/135 C04B33/132 

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 - 50-80, золошлаковый отход электростанции с содержанием горючего вещества более 35% - 10-25, среднепластичная легкоплавкая глина - 10-25 / Абдрахимов, В.З. Авторское свидетельство СССР №1766876 SU, С04В 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 композиция для изготовления кирпича, включающая следующие компоненты, мас. %: межсланцевая глина - 50-70, горелые породы - 30-50 / Патент №2483042, Российская Федерация, МПК С04В 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.

Недостатками указанного состава керамической композиции 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 композицию, включающую межсланцевую глину и горелые породы, дополнительно вводят нефелиновый отвальный шлам, размолотый до прохода через сито 1,0 мм с содержанием оксидов, %: SiO₂ - 30,7; Al₂O₃ - 7,0; Fe₂O₃ - 5,3; CaO - 53,3; MgO - 1,4; R₂O - 1,8 и SO₃ - 0,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

межсланцевая глина 50-70 горелые породы 25-38 нефелиновый отвальный шлам 5-12

Нефелиновый шлам (белитовый) представляет собой пескообразную смесь с выраженными вяжущими свойствами. Нефелиновый шлам Ачинского глиноземного комбината (ОАО «РУСАЛ Ачинск», Красноярский край) является «хвостовым» продуктом переработки кия-шалтырских нефелинов и известняка Мазульского рудника, получаемым после извлечения глинозема и содопродуктов.

Сырьевую базу Ачинского глиноземистого комбината (АГК) составляют Кия-Шалтырский нефелиновый рудник (Кемеровская область), где добыча руды ведется открытым способом, и Мазульский известняковый рудник (г. Ачинск). АГК работает по уникальной технологии, разработанной Всероссийским (Всесоюзным) алюминиево-магниевым институтом (ВАМИ). Она основана на использовании метода спекания нефелиновой руды с известняком и последующей гидрохимической переработкой спека. АГК является единственным в мире предприятием, занимающимся промышленной переработкой нефелиновой руды. Химический состав нефелинового отвального шлама приведен в таблице 1.

Фазово-минералогический состав нефелинового отвального шлама, мас. %: 83 - белит (β-2CaO·SiO₂); суммарное содержание примесных фаз - 17%, в том числе: 4 - Ca(OH)₂, 3 - CaCO₃, 3 - гидрокарбоалюмината (3CaO·Al₂O₃·CaCO₃·11H₂O), 3 - гидроалюмосиликат натрия (Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), 2 - нефелин, 2 - стекло.

Гранулометрический состав нефелинового шлама представлен в таблице 2.

Горелые породы, образовавшиеся после самовозгорания горючих сланцев, использовались в качестве тонкомолотого наполнителя для получения водостойкого пористого заполнителя. Образуются горелые породы в местах добычи сланцев. Сланец, который не удалось в процессе добычи отделить от пустой породы, направляется в отвал. В терриконах при совместном хранении пустых пород и сланцев за счет повышенного количества в смешанных отвальных массах органических соединений происходит самовозгорание, которое приводит к образованию большого количества отхода - горелых пород. Горелые породы представляют собой продукт низкотемпературного обжига при самовозгорании породы (смесь глины и сланцев) в терриконах в окислительной среде. Количество горелых пород в терриконах составляет от 75 до 90% от объема отвала. Химический состав горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев, представлен в таблице 1.

Горелые породы, в отличие от глинистых компонентов, хотя и содержат более 50% глинистых минералов, но не обладают пластичностью и связующей способностью.

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. Химический состав представлен в таблице 1.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Сырьевые материалы высушивались до влажности не более 5%, затем измельчались до прохождения сквозь сито 1,0 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 3).

Полученное техническое решение при использовании нефелинового отвального шлама 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 СССР №1766876 SU, С04В 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].

2. Патент №2483042, Российская Федерация, МПК С04В 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. Принят за 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 композицию нефелинового отвального шлама, размолотого до прохода через сито 1,0 мм с содержанием оксидов, мас.%: SiO₂ - 30,7; Al₂O₃ - 7,0; Fe₂O₃ - 5,3; CaO - 53,3; MgO - 1,4; R₂O - 1,8 и SO₃ - 0,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: межсланцевая глина 50-70, горелые породы 25-38, нефелиновый отвальный шлам 5-12. Использование техногенного сырья при получении керамического кирпича способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов. 4 табл.

Керамическая композиция для изготовления кирпича, включающая межсланцевую глину и горелые породы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит нефелиновый отвальный шлам, размолотый до прохода через сито 1,0 мм с содержанием оксидов, мас.%: SiO₂ - 30,7; Al₂O₃ - 7,0; Fe₂O₃ - 5,3; СаО - 53,3; MgO - 1,4; R₂O - 1,8 и SO₃ - 0,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
межсланцевая глина 50-70 горелые породы 25-38 нефелиновый отвальный шлам 5-12