КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО КИРПИЧА Российский патент 2021 года по МПК C04B33/04 C04B33/132 C04B33/16 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к изготовлению кирпича керамического.

Известен состав для изготовления керамического кирпича [1], включающий легкоплавкую глину, шамот, песок и прокаленные неорганические отходы станций обезжелезивания. Недостатком этого состава является то, что его применение требует прокаливания, размола и просеивания, что является относительно энергоёмким процессом, в результате чего значительно повышается стоимость строительного кирпича на его основе.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является замена в составе сырья для изготовления керамического строительного кирпича прокаленных неорганических отходы станций обезжелезивания непрокаленными осадками химводоподготовки теплоэлектроцентралей. Использование непрокаленных осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей позволяет снизить энергетические затраты и снизить себестоимость готовой продукции.

Поставленная техническая задача решается тем, что керамическая масса для производства строительного кирпича, включающая легкоплавкую глину, шамот, песок дополнительно содержит в качестве отощающей добавки непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

легкоплавкая глина 75-79 шамот 4-7 песок 12-20 непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей 5-10,

при этом непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей имеют следующий оксидный состав (усредненное содержание), мас. %:

SiO₂ – 0,24 CaO – 47,66 Al₂O₃ – 0,64 MgO –2,26 Fe₂O₃ – 1,77 П.п.п. – 44,15 FeO – 2,85 SO₃ – н.о TiO₂ – 0,03 Na₂O – 0,20 P₂O₅ – н.о K₂O – 0,08

Сопоставительный анализ показывает, что состав заявляемой керамической массы отличается от прототипа содержанием непрокаленных осадков химводоподготовки, образующихся на теплоэлектроцентралях, что свидетельствует о наличии отличительного признака заявляемого изобретения.

Непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, в совокупности с известными существенными признаками, обеспечивают достижение заявляемого технического результата за счёт наличия в керамической массе этих осадков в мелкодисперсной фазе, что свидетельствует о возможности получения более высокого технического результата и промышленной применимости заявляемого изобретения.

В качестве добавки в керамическую массу используются непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей. Осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей, представляют собой пастообразную массу коричневого цвета с рабочей влажностью 17-20%. Состав осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей (усредненное содержание) установлен методами рентгенофлуоресцентного, микрорентгеноспектрального и рентгенофазового анализов и составляет (мас. %): (Ca,Mg)CO₃ – 71,1; SiO₂ – 10,2; FeO – 8,6; Al₂O₃ – 4,9;K₂O – 1,2; ZnO – 0,5; TiO₂ – 0,4; Na₂O – 0,3, суммарное содержание остальных примесей, кислорода и других легких элементов – 2,8 %. Гранулометрический состав шамота (массовая доля зёрен в %):

5-3 мм 2,5-7,0 3-2 мм 10-20 2-1 мм 20-40 2,0-0,5 мм 10,0-0,5 0,50-0,25 мм 5-20 менее 0,25 мм 30,0-13,5

Гранулометрический состав осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей установлен методом сухого просеивания набором сит [2]. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Гранулометрический состав осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей

Рег. №
20479 Размер частиц (остаток на сите), мм Менее 0,1 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 Количество, % 21,5 11,1 22,9 13,1 9,6 20,3

Приготовление керамическую массу для производства строительного кирпича производится следующим образом. Легкоплавкая глина поступает в глинорыхлитель и дозируется питателем в соответствии с рецептурой в количестве 75-79 мас.%. Размеры кусков глины – не более 300 мм. Глина не должна иметь примесей вскрышных пород и растительного слоя. Карьерная влажность глины – 20,5-25,5 %. Отощающие добавки (шамот – 4-7 мас.%, песок – 12-20 мас.%, непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей – 5-10 мас.%) дозируются в соответствии с рецептурой и из боковых бункеров питателем и подаются на линию приготовления отощающих добавок. В молотковой дробилке (размер щели между колосниками 12 мм) посредством молотков производится их измельчение. Элеватором измельченная смесь подается на ситобурат, где производится рассев шамота на фракции. Шамот с размером фракции более 5 мм подается на домол в молотковую дробилку элеватором, подается на сито-бурат, затем в бункеры запаса.Крупность загружаемого материала не более 250 мм, размер фракций получаемого после дробления материала не более 5 мм. Процесс приготовления глиномассы производится на одной технологической линии, на которой установлено следующее оборудование: глинорыхлитель, питатель, вальцы камневыделительные, вальцы тонкого помола, смеситель двухвальный с фильтрующей решеткой, вальцы тонкого помола. Из глинозапасника глина подается на глинорыхлитель, где производится её измельчение. Добавки подаются через боковые питатели. Все компоненты глиномассы в заданных количества поступают на камневыделительные вальцы, вальцы тонкого помола, двухвальный смеситель, где перемешиваются с отощающими добавками, измельчаются и усредняются. Отсюда глиномасса подается на вальцы тонкого помола для окончательного усреднения. Размер кусков глины на глинорыхлитель должен поступать не более 200-300 мм. Размер кусков после рыхления не более 200 мм. Из бункера-накопителя глиномасса по конвейеру поступает в смеситель и далее в пресс, где производится формование кирпича. Формовочная влажность глиномассы 17±2%. Резка осуществляется на автоматах однострунной и многострунной резки. Диаметр резательной проволки 1,2±0,2 мм. Зазор между шнеком и рубашкой пресса 3±1 мм. Разряжение в вакуум-камере – 0,093±0,004 МПа. Давление в голове пресса: полнотелый кирпич – 0,8-1,2 кПа, пустотелый – 1,5-2,2 кПа. Далее по конвейеру кирпич подается на сушильные вагонетки к Роботу №1. Сушка осуществляется в трех туннельных сушилках непрерывного действия. В двух по «мягкому» режиму, в третьей – «жесткая» сушка. Подача и отбор теплоносителя верхние. Источником теплоносителя для сушилок служат отходящие газы зоны охлаждения туннельной печи и воздух из теплогенератора. Сушила работают в непрерывном режиме. Температура теплоносителя на входе в туннельные сушила 30-35°С, на выходе из туннельных сушил – 70-90°С. Относительная влажность кирпича на входе в туннельные сушила – 16,5-20 %, на выходе из сушил – 1,5-3,0%. Срок сушки – 30-44 часа. Процесс сушки осуществляется в автоматическом режим и контролируется через компьютер. Режим проталкивания вагонеток с кирпичом в туннельные сушилки согласно графика. Вагонетки с кирпичом в автоматическом режиме забираются из сушилки и подаются к Роботу №2, который снимает высушенный кирпич и подает на стол группирования и к Роботу №3, а пустые рамки ставит на цепной транспортер подачи к роботу №1. Садка кирпича на печные вагонетки производится в автоматическом режиме Роботом №3 согласно заданной схемы. Печные вагонетки с посаженным подвозятся к накопительной камере и проталкиваются к туннельной печи. Из накопительной камеры обжиговая вагонетка электролафетом подается к печи согласно графика проталкивания. Обжиг кирпича и камня керамического производится в туннельной печи длиной 208 м, с плоским сводом и верхней подачей топлива. В зоне обжига расположено 72 горелки. Интервал проталкивания вагонеток в печь обжига составляет: при 24 толканиях – 60 минут; при 26 толканиях – 55 минут; при 28 толканиях – 51 минута Время обжига составляет 69, 63,5 и 59 часа соответственно. Температура обжига для кирпича рядового составляет 980-1000°С. Температура горячего воздуха, отбираемого из зоны охлаждения – 320-380°С. Температура в подвагонеточном пространстве – 40°C. Температура отходящих газов – 50-80°C.

Результаты испытаний образцов кирпича по физико-механическим показателям приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Физико-механические показатели кирпича

Наименование показателя.
Единицы измерения Номер пункта ТНПА, устанавливающего требования к продукции Нормированное значение показателей, установленных ТНПА Среднее значение показателей
для пяти образцов Содержание непрокаленных осадков химводоподготовки ТЭЦ (мас. %) 5 10 15 20 25 1. Морозостойкость, циклы СТБ 1160-99
п. 4.5
п. 5.5 не менее 15 19 19 20 20 18 2. Предел прочности
МПа СТБ 1160-99
п. 4.4
п. 5.3
табл. 4 2а) При сжатии
МПа 5,0-30,0 30,0 27,6 37,6 37,3 29,7 2б) При изгибе
МПа 0,9-4,4 4,2 4,6 4,7 3,7 3,7 3. Водопоглощение
% СТБ 1160-99
п. 5.4 не менее 8 16,0 16,1 15,9 15,8 15,7

Добавление непрокаленных осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей в количестве 5-10 мас. % при производстве изделий из керамической массы способствует снижению температуры обжига и появлению расплава, что приводит к процессам кристаллизации твердых минералов из расплава и увеличению количества стеклофазы, определяющей повышение прочностных свойств керамических изделий.

Непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, в совокупности с известными существенными признаками, обеспечивают достижение заявляемого технического результата за счёт наличия в керамической массе этих осадков в мелкодисперсной фазе, что свидетельствует о возможности получения более высокого технического результата и промышленной применимости заявляемого изобретения.

Использование для изготовления строительного керамического кирпича разработанной керамической массы позволяет исключить энергозатратные операции прокаливания и размола, снизить стоимость керамического кирпича на 10-15% за счёт снижения температуры обжига, повысить механическая прочность готового изделия на сжатие, морозостойкость и утилизировать осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей.

Источники информации

1. Патент BY18790, 2014.

2. МА. МН 63-98 «Сита лабораторные строительные».

3. ТР 1 – 2016 «Технологический регламент изготовления кирпича и камня керамического пластического формования».

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно изготовлению керамического кирпича из керамической массы, включающей легкоплавкую глину, шамот, песок, а в качестве отощающей добавки используются непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях. Добавление непрокаленных осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей в количестве 5-10 мас. % при производстве изделий из глинистого сырья способствует снижению температуры обжига и появлению расплава, что приводит к процессам кристаллизации твердых минералов из расплава и увеличению количества стеклофазы, определяющей повышение прочностных свойств изделий. Керамическая масса для производства строительного кирпича, включающая легкоплавкую глину, шамот, песок, дополнительно содержит в качестве отощающей добавки непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, при следующем соотношении компонентов, мас. %: легкоплавкая глина – 75-79; шамот – 4-7; песок – 12-20; непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей – 5-10. 2 табл.

Керамическая масса для производства строительного кирпича, включающая легкоплавкую глину, шамот, песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве отощающей добавки непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

легкоплавкая глина 75-79 шамот 4-7 песок 12-20 непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей 5-10,

при этом непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей имеют следующий оксидный состав (усредненное содержание), мас. %:

(Ca,Mg)CO₃ 71,1 SiO₂ 10,2 FeO 8,6 Al₂O₃ 4,9 K₂O 1,2 ZnO 0,5 TiO₂ 0,4 Na₂O 0,3 примеси остальное