Кирпич, керамический камень, способ их изготовления и шихта для их изготовления

 

Сущность изобретения: кирпич, керамический камень имеют обработанные наружные поверхности и внутреннюю конструкционно-изоляционную структуру, которую выполняют из шихты, содержащей, об.%: древесные опилки с размером частиц до 10 мм 4-8, гранулированный шлак металлургического производства 7-13, отходы производства минераловатных плит 4-8, суглинок и/или глина - остальное. Отходы производства минераловатных плит содержат в своем составе от 50 до 98% "стеклокоролька" или его количество может превышать 98%, а гранулированный шлак металлургического производства может быть доменным, ваграночным и т.д. и содержать до 40% CaO. Кирпич, керамический камень могут быть выполнены как сплошным телом, так и с выемками и/или отверстиями. Форма кирпича и камня может быть в виде неравностороннего многогранника, прямоугольного параллелепипеда, сложного цилиндра, призмы и т.д. Отверстия в кирпиче могут быть как сквозными, так и закрытыми по крайней мере с одного торца, а часть отверстий может быть выполнена цилиндрической формы, по крайней мере на большей части их длины, или с поперечным сечением в виде эллипса, или многогранника, или овала, или комбинированной формы с участками переменной кривизны, и/или с плоскими вставками, или из их сочетания. Причем отверстия могут быть расположены в теле кирпича, камня различным образом. Выемки также могут быть выполнены в различном виде: фрагмент сферы, и/или сфероида, и/или эллипсоида, и/или параболоида, и/или составными с участками поверхности 4-2 порядка кривизны. Полученный кирпич, керамический камень имеет прочность при сжатии до 27 МПа, при изгибе до 4,3 МПа, морозостойкость более 100 циклов. 4 с. и 25 з. п. ф-лы, 17 ил., 2 табл.

Изобретение относится к строительству, а именно к производству кирпичей и керамических камней. Известен кирпич, керамический камень, выполненные в виде сплошного тела или с отверстиями и выемками разнообразной формы, расположенными во внутренней конструкционно-изо- ляционной структуре кирпича и камней [1] Причем наружная поверхность кирпича и камня может быть обработана путем уплотнения поверхности, ее шлифования, рифления и т.д. [2] Известны способ и шихта для изготовления кирпича, заключающиеся в приготовлении массы, содержащей следующие компоненты, мас. глина 66-88; отходы обогащения асбестовой руды 10-20; уголь 1-4; отходы производства стекловолокна "стеклокоролек" 1-10, с последующими формованием заготовок, сушкой и обжигом изделий [3] Наиболее близким решением к предлагаемому является изготовление кирпича, включающее приготовление шихты, содержащей, мас. глина 67% выгорающий компонент (уголь) 3; ганулированный шлак металлургического производства (доменный) 30; технологическая добавка (вода) до формовочной влажности, грубое и тонкое измельчение полученной смеси, увлажнение шихты, пластичное формование, резку бруса на заготовки, сушку и обжиг при температуре 960-1050^оС [4] Недостатками указанных технических решений являются получение кирпича с относительно невысокими физико-механическими свойствами и недостаточная степень утилизации промышленных отходов.

Задача, решаемая изобретением, направлена на устранение указанных недостатков и позволяет получать кирпич и керамический камень с улучшенными прочностными свойствами, а также повышенной морозостойкостью изделий.

Кроме того, в шихте для изготовления кирпича и керамических камней используют несколько видов промышленных отходов, что обеспечивает улучшение экологии окружающей среды.

Указанный технический результат достигается тем, что при изготовлении кирпича, керамического камня, имеющих наружные поверхности и внутреннюю конструкционно-изоляционную структуру, образованную из шихты, содержащей суглинок и/или глину, выгорающий компонент, гранулированный шлак металлургического производства и добавку, в качестве выгорающего компонента в шихте используют древесные опилки с размером частиц фракции от 1 до 10 мм 80-85% фракции менее 1 мм 15-20% а в качестве добавки используют отходы производства минераловатных плит с крупностью частиц не более 8 мм и при этом соотношение компонентов в шихте следующее, об.

Опилки указанного гранулометричес- кого состава 4-8 Гранулированный шлак металлурги- ческого производ- ства 7-13 Отходы производст-
ва минераловатных плит 4-8
Суглинок и/и ли глина Остальное
При изготовлении кирпича, керамических камней могут быть использованы гранулированные шлаки металлургического производства различного химического состава, в том числе доменные или ваграночные шлаки.

Например, может быть использован шлак доменный, содержащий следующие оксиды, мас. SiO₂ 35,85; Fe₂O₃ 15,6; Al₂O₃ 3,2; CaO 40; MgO 1,75; P₂O₅ 0,6; MnO₃ 3.

В качестве отходов производства минераловатных плит могут быть использованы отходы, содержащие в своем составе от 50 до 98 мас. "стеклокоролька", остальное до 100% отходы минерального волокна или отходы, содержащие "стеклокоролек" в составе свыше 98 мас. отходы минерального волокна остальное.

В шихте использованы также опилки древесины (ТУ-313-64) с влажностью не более 50% следующего гранулометрического состава: с размером части от 1 до 10 мм 80-85% с размером частиц менее 1 мм 15-20%
При изготовлении кирпича, керамических камней могут быть использованы запесоченные глины или суглинки, в том числе в технологическом процессе опробованы суглинки Боголюбовского месторождения (ГОСТ 9169-75) следующего химического состава, мас. SiO 66,3-71; Al₂O₃ 8,7-13,75; Fe₂O₃ 5,32-6,9; CaO 0,69-4,7; MgO 0,74-2; К₂О 1,92-2,2; Na₂O 0,21-0,96, п.п.п. 4,2.

Технология изготовления кирпича, керамических камней заключается в следующем.

Древесные опилки рассеивают на сито-бурате до получения необходимого гранулометрического состава, гранулированный шлак металлургического производства и отходы производства минераловатных плит в водят в шихту после предварительного измельчения. Глину или суглинок дробят, при необходимости подсушивают, а затем к ним добавляют подготовленные древесные опилки, гранулированный металлургический шлак и отходы производства минераловатных плит. Полученную шихту подвергают грубому и тонкому измельчению, затем увлажняют до формовочной влажности 18-20% и подают в шнековый вакуумный пресс.

Для уменьшения трещиноватости при сушке в мундштук пресса подают отработанное масло, которое равномерно наносят на брус, причем поверхность последнего может быть выполнена рифленой. Затем брус разрезают на заготовки, сушат и обжигают при температуре 950-1000^оС в туннельной печи.

Конструкционно-изоляционная структура кирпича, керамического камня может быть выполнена в виде сплошного тела, или с выемками, и/или отверстиями. Причем выемки могут быть выполнены в виде фрагмента сферы, и/или сфероида, и/или эллипсоида, и/или параболоида, и/или составными с участками поверхности 4-2 порядка кривизны, и плоскими, а часть отверстий в кирпиче, керамическом камне может быть выполнена сквозной и/или отверстия могут быть закрытыми по крайней мере с одного торца.

В случае, если кирпич или керамический камень выполнен в виде неравностороннего многогранника, часть отверстий может быть ориентирована осями от одной большей стороны многогранника к другой большей стороне, или оси отверстий или выемок могут быть ориентированы нормально к большим сторонам многогранника, или оси по крайней мере части отверстий могут быть ориентированы в направлении от одной меньшей или промежуточной по площади стороны к ответной соответственно меньшей или промежуточной по площади стороне.

Причем часть отверстий может быть выполнена цилиндрической формы, по крайней мере на большей части их длины, и/или с поперечным сечением в виде эллипса, и/или многогранника, и/или овала, и/или комбинированной формы с участками переменной кривизны, и/или с плоскими вставками, или из их сочетаний.

Кирпич может быть выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, или по крайней мере две его противоположные стороны могут быть выполнены непараллельными, или он может быть призматическим, по крайней мере, с двумя параллельными сторонами, образующими торцы призмы.

Керамический камень может быть выполнен в виде сложного цилиндра или по крайней мере с одним из поперечным сечений в виде плоской фигуры, содержащей не менее одного прямолинейного и не менее одного криволинейного участка.

Реализация изобретения обеспечивает получение кирпича, керамического камня со стабильно высокими эксплуатационными свойствами прочностью и морозостойкостью.

Выполнение кирпича и керамических камней иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан кирпич полнотелый, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид в плане; на фиг. 3 кирпич, керамический камень пустотелый с круглоцилиндрическими отверстиями 1; на фиг. 4 то же, с овальными или комбинированными отверстиями 2, фрагмент плана; на фиг. 5 то же, с эллиптическими отверстиями 3; на фиг. 6 то же, с квазиромбовидными отверстиями 4; на фи г. 7 то же, с комбинированным расположением отверстий 5 и 6; на фиг. 8 то же, с комбинированной конфигурацией отверстий 7 и 8; на фиг. 9 показан в разрезе кирпич, керамический камень со сферическими или сфероидальными выемками 9, 10; на фиг. 10 то же, с параболическими 11, и/или эллиптическими 12, и/или овоидальными 13, и/или гиперболическими 14 выемками; на фиг. 11-13 керамические камни с горизонтально ориентированными пустотами 15, 16, 17 различной формы и сочетаний; на фиг. 14 кирпич, керамический камень с двумя непараллельными гранями 18 и 19; на фиг. 15 кирпич, керамический камень в плане шестигранной конфигурации в виде дважды усеченного ромба 20; на фиг. 16 то же, в плане пятигранный кирпич, керамический камень 21; на фиг. 17 то же, угловой доборный пятигранный кирпич, керамический камень 22.

В табл. 1 приведены шихтовые составы для изготовления кирпича и керамических камней, а в табл. 2 физико-механические показатели.

Формула изобретения

1. Кирпич, керамический камень, имеющие обработанные наружные поверхности и внутреннюю конструкционно-изоляционную структуру, выполненную из шихты, содержащей суглинок и/или глину, выгорающий компонент, гранулированный шлак металлургического производства и добавку, отличающиеся тем, что в качестве выгорающего компонента использованы древесные опилки с размером частиц фракции 1 - 10 мм 80 - 85%, фракции менее 1 мм 15 - 20%, а в качестве добавки использованы отходы производства минераловатных плит с крупностью частиц не более 8 мм, при этом соотношение компонентов в шихте следующее, об.%:
Опилки указанного гранулометрического состава - 4 - 8
Гранулированный шлак металлургического производства - 7 - 13
Отходы производства минараловатных плит - 4 - 8
Суглинок и/или глина - Остальное
2. Кирпич, керамический камень по п.1, отличающиеся тем, что в шихте использован гранулированный металлургический шлак, содержащий следующие оксиды, мас. %: SiO₂ -35,85; Fe₂O₃ - 15,6; Al₂O₃ - 3,2; CaO - 40; MgO - 1,75; P₂O₅ - 0,6; MnO₃ - 3.

3. Кирпич, керамический камень по пп.1 и 2, отличающиеся тем, что в шихте использованы отходы производства минераловатных плит, содержащие в составе "стеклокоролек" в количестве 50 - 98 мас.%, остальное - отходы минерального волокна.

4. Кирпич, керамический камень по пп.1 и 2, отличающиеся тем, что в шихте использованы отходы производства минераловатных плит, содержащие в составе "стеклокоролек" свыше 98 мас.%.

5. Кирпич, керамический камень по пп.1 - 4, отличающиеся тем, что конструкционно-изоляционная структура выполнена в виде сплошного тела.

6. Кирпич, керамический камень по пп.1 - 4, отличающиеся тем, что конструкционно-изоляционная структура выполнена с выемками и/или отверстиями.

7. Кирпич, керамический камень по п.6, отличающиеся тем, что выемки выполнены в виде фрагмента сферы, и/или сфероида, и/или эллипсоида, и/или параболоида, и/или составными с участками поверхности 4-2-го порядка кривизны, и/или с плоскими участками.

8. Кирпич, керамический камень по п.6, отличающиеся тем, что часть отверстий выполнена сквозной.

9. Кирпич, керамический камень по п.6, отличающиеся тем, что часть отверстий выполнена закрытой по крайней мере с одного торца.

10. Кирпич, керамический камень по пп.1 - 9, отличающиеся тем, что они выполнены в виде неравностороннего многогранника.

11. Кирпич, керамический камень по пп.1 - 4, 6 - 10, отличающиеся тем, что по крайней мере часть отверстий ориентирована осями от одной большей стороны многогранника к другой большей стороне.

12. Кирпич, керамический камень по пп.6 и 11, отличающиеся тем, что оси отверстий или выемок ориентированы нормально к большим сторонам многогранника.

13. Кирпич, керамический камень по пп.1 - 4, 6 - 10, отличающиеся тем, что оси по крайней мере части отверстий ориентированы в направлении от одной меньшей или промежуточной по площади стороны к ответной соответственно меньшей или промежуточной по площади стороне.

14. Кирпич, керамический камень по пп.1 - 4, 6, 8 - 13, отличающиеся тем, что по крайней мере часть отверстий выполнена цилиндрической формы по крайней мере на большей части их длины.

15. Кирпич, керамический камень по пп.1 - 4, 6, 8 - 13, отличающиеся тем, что по крайней мере часть отверстий выполнена с поперечным сечением в виде эллипса, и/или многогранника, и/или овала, и/или комбинированной формы с участками переменной кривизны, и/или с плоскими вставками, или из их сочетаний.

16. Кирпич по пп.1 - 15, отличающийся тем, что он выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда.

17. Кирпич по пп.1 - 15, отличающийся тем, что по крайней мере две его противоположные стороны выполнены непараллельными.

18. Керамический камень по пп.1 - 15, отличающийся тем, что он выполнен призматическим по крайней мере с двумя параллельными сторонами, образующими торцы призмы.

19. Керамический камень по пп.1 - 15, отличающийся тем, что он выполнен в виде сложного цилиндра или по крайней мере с одним из поперечных сечений в виде плоской фигуры, содержащей не менее одного прямолинейного и не менее одного криволинейного участка.

20. Способ изготовления кирпича, керамического камня, включающий перемешивание суглинка и/или глины, выгорающего компонента, гранулированного шлака металлургического производства и добавки, грубое и тонкое измельчение шихты, ее увлажнение до формовочной влажности 18 - 20%, пластичное формование, резку бруса на заготовки, сушку и обжиг при 950 - 1000^oС, отличающийся тем, что при перемешивании в качестве выгорающего компонента вводят древесные опилки с размером частиц фракции 1 - 10 мм 80 - 85%, фракции менее 1 мм 15 - 20%, а в качестве добавки вводят отходы производства минераловатных плит с крупностью частиц не более 8 мм до получения шихты состава, об.%:
Опилки указанного гранулометрического состава - 4 - 8
Гранулированный шлак металлургического производства - 7 - 13
Отходы производства минераловатных плит - 4 - 8
Суглинок и/или глина - Остальное
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что при перемешивании шихты вводят суглинок Боголюбовского месторождения содержащий оксиды, мас.%: SiO₂ - 66,3 - 71; Al₂O₃ - 3,7 - 13,75; Fe₂O₃ - 5,32 - 6,9; CaO - 0,69 - 4,7; MgO - 0,74 - 2; K₂O - 1,92 - 2,2; Na₂O - 0,21 - 0,96; п.п.п. - 4,2.

22. Способ по пп.20 и 21, отличающийся тем, что при перемешивании в шихту вводят гранулированный металлургический шлак, содержащий следующие оксиды, мас. %: SiO₂ - 35,85; Fe₂O₃ - 15,6; Al₂O₃ - 3,2; CaO - 40; MgO - 1,75; P₂O₅ - 0,6; MnO₃ - 3.

23. Способ по пп.20 - 22, отличающийся тем, что при перемешивании в шихту вводят отходы производства минераловатных плит, содержащие в составе "стеклокоролек" в количестве 50 - 98 мас.%, остальное - отходы минерального волокна.

24. Способ по пп.20 - 22, отличающийся тем, что при перемешивании в шихту вводят отходы производства минераловатных плит, содержащие в составе "стеклокоролек" свыше 98 мас.%.

25. Шихта для изготовления кирпича, керамического камня, включающая суглинок и/или глину, выгорающий компонент , гранулированный шлак металлургического производства и добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве выгорающего компонента древесные опилки с размером частиц фракции 1 - 10 мм 80 - 85%, фракции менее 1 мм 15 - 20%, а в качестве добавки - отходы производства минераловатных плит с крупностью частиц не более 8 мм при следующем соотношении компонентов, об.%:
Опилки указанного гранулометрического состава - 4 - 8
Гранулированный шлак металлургического производства - 7 - 13
Отходы производства минераловатных плит - 4 - 8
Суглинок и/или глина - Остальное
26. Шихта по п.25, отличающаяся тем, что она содержит суглинок Боголюбовского месторождения следующего оксидного состава, мас.%: SiO₂ - 66,3-71; Al₂O₃ - 8,7 - 13,75; Fe₂O₃ - 5,32 - 6,9; CaO - 0,69 - 4,7; MgO - 0,74 - 2,0; K₂O - 1,92 - 2,2; Na₂O - 0,21 - 0,96; п.п. п. - 4,2.

27. Шихта по пп.25 и 26, отличающаяся тем, что содержит гранулированный металлургический шлак следующего оксидного состава, мас.%: SiO₂ - 35,85; Fe₂O₃ - 15,6; Al₂O₃ - 3,2; CaO - 40; MgO - 1,75; P₂O₅ - 0,6; MnO₃ - 3.

28. Шихта по пп.25 - 27, отличающаяся тем, что используют отходы производства минераловатных плит, содержащих в составе "стеклокоролек" в количестве 50 - 98 мас.%, остальное - отходы минерального волокна.

29. Шихта по пп.25 - 27, отличающаяся тем, что используют отходы производства минераловатных плит, содержащих в составе "стеклокоролек" в количестве свыше 98 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18