Керамическая масса для изготовления керамического сейсмостойкого кирпича Российский патент 2022 года по МПК C04B33/138 

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

Известна керамическая масса для получения сейсмостойкого кирпича следующего состава, мас. %: легкоплавкая глина - 65, золошлаковый материал - 15, ферропыли из самораспадающихся шлаков - 20 / Нарыжная Н.Ю. Экономическая и практическая целесообразность использования золошлака и ферропыли Актюбинской области в производстве сейсмостойкого кирпича / Н.Ю. Нарыжная Н.Ю., Е.Г. Сафронов, С.М. Силинская, В.З. Абдрахимов // Уголь. 2021. №10 (октябрь). С. 33-37/ [1].

Недостатком указанного состава является относительно низкая морозостойкость (41 циклов) и механическая прочность на сжатии 15,8 МПа при температуре обжига сейсмостойкого кирпича 1000^оС.

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса для изготовления сейсмостойкого кирпича, включающая следующие компоненты, мас. %: бейделлитовая глина 60-80, шлак от выплавки ферротитана 20-40 / Абдрахимова Е.С. Рециклинг шлака от выплавки ферротитана в производство сейсмостойкого кирпича на основе бейделлитовой глины / Е.С. Абдрахимова // Экология и промышленность России. 2021. Т.25. №7. С. 32-36./ [2].

Недостатком указанного состава является относительно низкая морозостойкость (35-42 циклов) и механическая прочность на сжатии 16,2 МПа при температуре обжига сейсмостойкого кирпича 1050^оС.

Сущность изобретения - повышение качества керамического кирпича.

Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и механической прочности при сжатии.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую бейделлитовую глину, дополнительно вводят алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома с содержанием, мас. %: SiO₂ - 4,5; Al₂O₃ - 76,5; Fe₂O₃ - 1,7; CaO - 6,8; Cr₂O₃ - 6,7; R₂O -3,8 при следующем содержании сырьевых компонентов, мас. %:

бейделлитовая глина 60-80 алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома 20-40

Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома относится к техногенному сырью цветной металлургии. Шлак имеет плотную структуру, которая сложена в основном пластинчатыми кристаллами.

Петрографический анализ показал, что минералогический состав исследуемого шлака представлен в основном: α ─ модификацией А1₂О₃ корундом, плевым шлаком, кварцем, органикой, кальцитом и примесями железа. В основном А1₂О₃ обычно присутствует в качестве высокотемпературной α - модификации, являющаяся аналогом природного минерала - корунда, температура плавления которого 2050^оС. Такой состав шлаков способствует им высокую прочность, огнеупорность (1800-1900^оС) и термическую стойкость. Шлак разрушается под нагрузкой 0,2 МПа при температурах выше 1700^оС. Химический состав шлака представлен в табл. 1

Таблица 1 – Химический состав сырьевых компонентов

Компонент Содержание оксидов, % по массе SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO Cr₂O₃ R₂O П.п.п. Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома 4,5 76,5 1,7 6,8 ─ 6,7 3,8 ─ Бейделлитовая глина 54,4 19,4 8,5 1,7 1,8 ─ 2,7 11,5

Бейделлитовая глина. Основным породообразующим минералом глины Образцовского месторождения Самарской области является бейделлит - Al₂[Si₄O₁₀][OH]₂nH₂O, названный по местности Бейделл штата Колорадо (США) и относящийся к минералам группы монтмориллонита. Глина Образцового месторождения, характеризуемая как среднедисперсная, преимущественно с низким содержанием мелких и средних включений, представленных кварцем, железистыми минералами, гипсом и карбонатными включениями.

Исследуемая глина по огнеупорности (1320-1350^оС) относится к легкоплавким, но температура огнеупорности имеет верхний предел, близкий к температуре тугоплавких глин, химический состав представлен в табл. 1.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Компоненты измельчали до прохождения сквозь сито №1,0. После измельчения компоненты тщательно перемешивались. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20-24 %, из полученной шихты формовали кирпич. Сформованный кирпич-сырец высушивали до влажности не более 8 % и затем обжигали при температуре 1050^оС. Изотермическая выдержка при конечной температуре составляла 1 час. В табл. 2 приведены составы керамических масс, а в табл. 3 физико-механические показатели кирпича.

Таблица 2 - Составы керамических масс

Компоненты Содержание компонентов, мас. % 1 2 3 Бейделлитовая легкоплавкая глина 80 70 60 Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома 20 30 40

Таблица 3 – Физико-механические показатели сейсмостойкого кирпича

Показатели Составы Прототип 1 2 2 Механическая прочность при сжатии, МПа 16,4 16,8 17,2 13,2-16,2 Механическая прочность при изгибе, МПа 3,4 3,7 3,9 2,5-3,2 Морозостойкость, циклы 45 48 51 35-42 Термостойкость, количество теплосмен 2 3 4 ─ Теплопроводность, Вт/(м⋅^оС) 0,38 0,47 0,51 ─

Как видно из таблицы 3 керамические сейсмостойкие кирпичи из предложенных составом имеют более высокие показатели по прочности и морозостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании отхода производства цветных металлов - алюмосодержащего шлака от производства металлического хрома позволяет повысить прочность и морозостойкость сейсмостойкого кирпича.

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

ЛИТЕРАТУРА

1. Нарыжная Н.Ю. Экономическая и практическая целесообразность использования золошлака и ферропыли Актюбинской области в производстве сейсмостойкого кирпича / Н.Ю. Нарыжная Н.Ю., Е.Г. Сафронов, С.М. Силинская, В.З. Абдрахимов // Уголь. 2021. №10 (октябрь). С. 33-37.

2. Абдрахимова Е.С. Рециклинг шлака от выплавки ферротитана в производство сейсмостойкого кирпича на основе бейделлитовой глины / Е.С. Абдрахимова // Экология и промышленность России. 2021. Т.25. №7. С. 32-36.

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического сейсмостойкого кирпича. Технический результат заключается в повышении прочности и морозостойкости сейсмостойкого кирпича. Керамическая масса включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: бейделлитовая глина 60-80, алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома с содержанием, мас.%: SiO₂ - 4,5; Al₂O₃ - 76,5; Fe₂O₃ - 1,7; CaO - 6,8; Cr₂O₃ - 6,7; R₂O - 3,8; 20-40. 3 табл.

Керамическая масса для изготовления керамического сейсмостойкого кирпича, включающая бейделлитовую глину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома с содержанием, мас.%: SiO₂ - 4,5; Al₂O₃ - 76,5; Fe₂O₃ - 1,7; CaO - 6,8; Cr₂O₃ - 6,7; R₂O - 3,8, при следующем содержании сырьевых компонентов, мас.%:

бейделлитовая глина 60-80;

алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома 20-40.