Керамическое изделие, сырьевая смесь и способ изготовления керамического изделия

 

Сущность изобретения: керамическое изделие - кирпич, плитки, керамзит и т.д. выполняют из сырьевой смеси, включающей, мас. глина 20-79,9;отработанный бентонитовый буровой раствор 20,1-80. Способ заключается в том, что отработанный бентонитовый буровой раствор подсушивают до влажности 2-3% затем смешивают с глиной до получения смеси определенного состава, прессуют или формуют заготовки, сушат и обжигают в туннельной, кольцевой или роликовой печи. В туннельной печи обжиг осуществляется в течение 18-40 ч при температуре 950-1000°С, в кольцевой печи 30-55 ч при 950-1000°С, в роликовой 8-12 ч при 1020-1080°С. Физико-механические показатели: предел прочности при сжатии 75-300 кгс/см² при изгибе 14-44 кгс/см² водопоглощение не менее 6-8% 3 с. и 3 з. п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству кирпича, облицовочных материалов, керамзита и т.д.

Известно использование нефтесодержащих шламов при производстве керамических изделий. Нефтешлам добавляют к глине в количестве не более 1% Смешанный материал обжигают по обычной технологии. В ходе обжига вредная для окружающей среды нефтяная фаза шлама сжигается. К нефтешламу в случае высокого содержания воды подмешивают влаговпитывающий материал, например перлит, в соотношении перлит нефтешлам 1 1 [1] Известна сырьевая смесь для получения керамзита, включающая, мас. отработанный глинистый буровой раствор 99-99,67; гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 0,3-0,95 и нитрилотриметилфосфоновую кислоту 0,03-0,05.

Использование смеси обеспечивает получение керамзита с высокой прочностью при снижении его плотности. Получаемый керамзит характеризуется насыпной плотностью 266-260 кг/м³, прочностью 1,8-1,9 МПа, пористостью 92,6-94% Температура обжига керамзита 1030^оС, удельные энергозатраты 8,02-8,1 КВт/м³ [2] Известен кирпич, выполненный из сырьевой смеси, содержащей, мас. суглинок 95,5-98,2; отработанный бентонитовый буровой раствор 1,5-3,8 и продукты пиролиза древесины 0,3-0,7. К исходной глине добавляют расчетное количество отработанного бентонитового бурового раствора и продуктов пиролиза древесины. Формуют из смеси образцы, подсушивают в течение 2 сут при температуре 45-50^оС и обжигают при 960-980^оС в течение 54 ч.

Строительное керамическое изделие обладает следующими характеристиками: водопоглощение 2-2,1% прочность на сжатие 12,2-13,7 МПа, на изгиб 2,5-2,8 МПа [3] Наиболее близким к предлагаемому является керамическое изделие кирпич, сырьевая смесь и способ изготовления изделия.

Кирпич выполнен из сырьевой смеси, содержащей, мас. тощая глина 80-95 и отработанный бентонитовый буровой раствор 5-20.

Физико-механические показатели: воздушная усадка 1,5-7% прочность на сжатие 18,3-31,5 МПа, водопоглощение 13,7-16,5% Способ изготовления кирпича заключается в смешивании глины и отработанного бентонитового бурового раствора, формовании заготовок, сушке изделий при 80-90^оС в туннельных печах в течение 36 ч и обжиге при температуре 860-890^оС в течение 72 ч в кольцевой печи [4] Однако незначительный объем вовлечения отработанного бурового раствора в сырьевую смесь керамического производства не дает возможности полной утилизации всех объемов отработанных буровых растворов и отрицательное воздействие в первую очередь нефтяной составляющей раствора на окружающую среду сохраняется. Очистка и захоронение таких растворов является серьезной экологической и экономической проблемой.

Изобретение направлено на создание керамического изделия, обладающего высокими эксплуатационными свойствами с использованием в смеси значительного количества промышленных отходов отработанного бурового бентонитового раствора, устранение вредного воздействия нефтесодержащих отходов на окружающую среду.

Использование большого количества нефтесодержащих отходов увеличивает вовлечение нефти в сырьевую смесь и существенно снижает расходы на производство керамических изделий, так как исключается необходимость, например, угольной добавки и сокращается расход топлива на обжиг, а также улучшаются условия формовки изделий и повышается производительность труда.

Технический результат достигается тем, что керамическое изделие, выполненное из сырьевой смеси состава, мас. Глина 20-79,9 Отработанный бентони- товый буровой раствор 20,1-80 Предлагаемое изделие отличается от прототипа тем, что указанные компоненты содержатся в новом соотношении.

Способ изготовления керамического изделия включает приготовление сырьевой смеси, формирование заготовок, сушку и обжиг.

Предлагаемый способ отличается тем, что отработанный бентонитовый буровой раствор высушивают до влажности 2-3% смешивают с глиной до получения сырьевой смеси состава, мас. Глина 20-79,9 Отработанный бентони- товый буровой раствор 20,1-80, прессуют заготовки, сушат и обжигают в течение 18-40 ч при температуре 950-1000^оС в туннельной печи, в течение 30-55 ч при той же температуре в кольцевой печи и в течение 8-12 ч при 1020-1080^о в роликовой печи.

В сырьевой смеси можно использовать пластичные и непластичные легкоплавкие глины или суглинок.

Отработанный бентонитовый буровой раствор является утилизируемым продуктом бурения и представляет собой физико-химическую смесь веществ, водную суспензию глины монтмориллонитового типа с содержанием твердого вещества 10-50% По данным рентгенографического анализа бурильный шлам содержит в своем составе ряд глинообразующих минералов каолинит, гидрослюду и хлорит, а также минеральные примеси кварц и полевой шпат.

При комплексном анализе установлено, что бурильный шлам песчанистая порода с примесью глинистых минералов (содержание частиц менее 0,005 мм до 24,7% что предопределяет его низкую пластичность).

Гранулометрический состав сырья приведен в табл. 1.

Химический состав отработанного бентонитового бурового раствора приведен в табл. 2.

Способ осуществляют следующим образом.

Глину подсушивают, дробят и просеивают через сито 1 мм. Отработанный бентонитовый буровой шлам с влажностью 50-90% сушат при температуре 200-300^оС до достижения влажности 2-3% Затем компоненты смешивают, прессуют или формуют заготовки, сушат и обжигают по скоростному режиму в роликовой печи в течение 8-12 ч при температуре 1020-1080^оС или в туннельной и кольцевой печах при температуре 950-1000^оС в течение 18-40 и 30-55 ч соответственно.

В табл. 3 приведены составы сырьевых смесей, в табл. 4 свойства образцов, обоженных в туннельной печи.

Формула изобретения

1. Керамическое изделие, преимущественно кирпич, плитка, керамзит, выполненное из сырьевой смеси, включающей глину и отработанный бентонитовый буровой раствор, отличающееся тем, что смесь содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.

Глина 20,0-79,9
Отработанный бентонитовый буровой раствор 20,1-80,0
2. Сырьевая смесь для изготовления керамического изделия, преимущественно кирпича, плитки, керамзита, включающая глину и отработанный бентонитовый буровой раствор, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.

Глина 20,0-79,9
Отработанный бентонитовый буровой раствор 20,1-80,0
3. Способ изготовления керамического изделия, преимущественно кирпича, плитки, керамзита, включающий смешивание глины с отработанным бентонитовым буровым раствором, формование заготовок, сушку и обжиг, отличающийся тем, что глину смешивают с отработанным бентонитовым буровым раствором до получения сырьевой смеси состава, мас.

Глина 20,0-79,9
Отработанный бентонитовый буровой раствор 20,1-80,0
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что предварительно отработанный бентонитовый буровой раствор подсушивают при температуре 200-300^oС до влажности 2-3%
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что заготовки формуют полусухим прессованием при удельном давлении 15-25 МПа или пластичным формованием.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что обжиг осуществляют в туннельной или кольцевой печи при 950-1000^oС в течение 18-55 ч или в роликовой печи при 1020-1080^oС в течение 8-12 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2