Способ изготовления кирпича и керамического камня

 

Сущность изобретения: отходы флотационного обогащения угля разделяют на две части, одна из которых в количестве 10 - 20% от общего количества отходов поступает с ленточного транспортера в смеситель, а оставшаяся часть перед подачей глины к смесителю засыпается на другой транспортер, на котором насыпан слой шлака металлургического производства. Указанная подача компонентов обеспечивает равномерность шихтового состава по объему. В состав шихты входят, об. %: отходы флотационного обогащения углей 2 - 3, шлак металлургического производства 7 - 13, суглинок и/или глина - остальное. Шлак металлургического производства может быть доменным, ваграночным, чугунолитейным и содержать в составе до мас.40%CaO. Кирпич, керамический камень прессуют при удельном давлении 15 - 31 МПа и влажности пресс-порошка 9 - 13%. При прессовании может быть получен кирпич как сплошной, так и с отверстиями и выемками. Форма изделий 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 в виде их сочетаний. 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. Кирпич, камень имеют прочность при сжатии 26,3 - 27,5 МПа, при изгибе 3,5 - 4,8 МПа, морозостойкость свыше 100 циклов. 20 з. п. ф-лы, 2 табл., 17 ил.

Изобретение относится к строительству, производству строительных материалов и предназначено для изготовления глиняного кирпича и керамических камней.

Известны способы изготовления кирпича и керамических камней, предусматривающие использование в шихте отходов флотационного обогащения углей совместно с суглинком или глиной, последующие операции формования или полусухого прессования кирпича, сушку и обжиг [1,2] Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления кирпича и керамических камней, включающий приготовление шихты путем подачи в глинистый компонент отходов флотационного обогащения каменного угля в количестве 5-20% смешивание, прессование заготовок, сушку и обжиг. При обжиге в качестве топлива в горелках печи используют угольную пыль совместно с отходами коксования угля каменноугольной смолы, последние вводят в виде эмульсии типа масло вода воздух [3] Недостатком указанных способов является сложность технологического процесса и невозможность равномерного распределения отходов флотационного обогащения углей в глине и/или суглинке, что приводит к ухудшению качества кирпича.

Задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении технологии изготовления кирпича и керамических камней и улучшении их качества.

Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления кирпича и керамических камней, включающем подачу суглинка и/или глины и отходов флотационного обогащения углей ленточными транспортерами к смесителю, смешивание, полусухое прессование, сушку и обжиг, отходы флотационного обогащения углей разделяют на две части: 10-20% от общего количества подают ленточным транспортером в смеситель, а перед подачей суглинка и/или глины на ленточный транспортер на него предварительно последовательно засыпают слой шлака металлургического производства и слой оставшейся части отходов флотационного обогащения углей и при этом соотношение компонентов в шихте следующее, об.

Отходы флотацион- ного обогащения углей 2-3 Шлак металлурги- ческого производства 7-13 Суглинок и/или глина Остальное При изготовлении кирпича, керамических камней могут быть использованы шлаки металлургического производства различного химического состава, в том числе, например, ваграночные или доменные, содержащие оксиды, мас. SiO₂ 35,85; Fe₂O₃ 15,6; Al₂O₃ 3,2; СаО 40; MgO 1,75; Р₂О₅ 0,6; MnO 3,0.

В качестве глинистого сырья возможно использование запесоченных глин или суглинка.

В технологическом производстве опробованы, например, суглинки Боголюбовского месторждения (ГОСТ 9169-75) следующего химического 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.

Способ осуществляют следующим образом.

Глину или суглинок дробят и при необходимости подсушивают. Отходы флотационного обогащения угля предварительно делят на две части, одну из которых в количестве 10-20% от общего количества отходов непосредственно подают ленточным транспортером в смеситель, а другую часть засыпают на ленточный транспортер перед подачей глины на него. Причем на этот транспортер предварительно насыпают слой шлака металлургического производства.

Затем осуществляют смешивание шихты, в смесителе, просеивание на сите до получения пресс-порошка следующего гранулометрического состава: с размером частиц до 0,5 мм 25% с размером частиц от 0,5 до 1 мм 30% с размером частиц от 1 до 3 мм 17% и с размером частиц более 3 мм не более 28% После этого прессуют заготовки, причем прессование может быть двухсторонним, двухступенчатым при давлении 15-31 МПа в зависимости от влажности пресс-порошка. В дальнейшем заготовки сушат и обжигают при температуре 980-1020^оС. Причем сушку кирпича-сырца осуществляют на печных вагонетках без последующей перегрузки заготовок в процессе обжига.

Кирпич, керамический камень может быть отпрессован как в виде сплошного тела, так и с выемками и/или отверстиями. Причем выемки могут быть различной конфигурации: в виде фрагмента сферы и/или сфероида, и/или эллипсоида, и/или параболоида, и/или составными с участками поверхности 4-2 порядка кривизны и/или плоскими фрагментами.

Кроме того, в процессе прессования возможно получение как сквозных отверстий, так и закрытых по крайней мере с одного торца.

По предлагаемому способу форма кирпича, керамического камня при прессовании может быть получена различной: неравносторонний многогранник, прямоугольный параллелепипед, призма, сложный цилиндр или по крайней мере выполнена с одним из поперечных сечений в виде плоской фигуры, содержащей не менее одного прямолинейного и не менее одного криволинейного участка.

В случае, если кирпич прессуют в виде неравностороннего многогранника, часть отверстий можно ориентировать осями от одной большей стороны многогранника к другой большей стороне, или оси отверстий или выемок можно ориентировать нормально к большим сторонам многогранника, или оси по крайней мере части отверстий ориентируют в направлении от одной меньшей или промежуточной по площади стороны к ответной соответственно меньшей или промежуточной по площади стороне.

Отверстия при прессовании могут выполнять также различной формы: цилиндрическими, по крайней мере на большей части длины отверстий, и/или с поперечным сечением в виде эллипса или многогранника, и/или овала или комбинированных форм с участками переменной кривизны, и/или с плоскими вставками, и/или в виде их сочетаний.

Реализация изобретения обеспечивает упрощение технологического процесса, начиная с процессов подачи компонентов шихты в смеситель, снижение затрат на технологическую очистку оборудования и последующие технологические переделы в процессе изготовления кирпича, керамического камня, при одновременном достижении высоких эксплуатационных качеств изделий.

Вариантные решения форм кирпича и керамического камня изготавливаемых по данному способу, показаны на чертежах, где на фиг. 1 показан кирпич полнотелый, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид в плане; на фиг. 3 показан кирпич, керамический пустотелый камень, с круглоцилиндрическими отверстиями 1; на фиг. 4 то же, с овальными или комбинированными отверстиями 2, фрагмент плана; на фи г. 5 то же, с эллиптическими отоверстиями 3; на фиг. 6 то же, с квазиромбовидными отверстиями 4; на фиг. 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 показаны керамические камни с горизонтально ориентированными пустотами различной формы 15, 16, 17 и сочетаний; на фиг. 14 показан кирпич, керамический камень с двумя непараллельными гранями 18 и 19; на фиг. 15 кирпич, керамический камень 20 в плане шестигранной конфигурации в виде дважды усеченного ромба; 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 кирпичей или керамических камней и параметры способа, а в табл. 2 охарактеризованы физико-механические свойства изделий.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КИРПИЧА И КЕРАМИЧЕСКОГО КАМНЯ, включающий подачу суглинка и/или глины и отходов флотационного обогащения углей ленточными транспортерами к смесителю, смешивание, полусухое прессование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что отходы флотационного обогащения углей разделяют на две части, 10 - 20% от его общего количества подают ленточным транспортером в смеситель, а перед подачей суглинка и/или глины на ленточный транспортер на него последовательно засыпают слой шлака металлургического производства и слой оставшейся части отходов флотационного обогащения углей, при этом соотношение компонентов в шихте следующее, об.%: Отходы флотационного обогащения углей - 2 - 3
Шлак металлургического производства - 7 - 13
Суглинок и/или глина - Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят суглинок Боголюбовского месторождения, содержащий оксиды, мас. %: SiO₂ - 66,3 - 71; Al₂O₃ - 8,7 - 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.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вводят шлак металлургического производства, содержащий следующие оксиды, мас.%: SiO₂ - 35,85; Fe₂O₃ - 15,6; Al₂O₃ - 3,2; CaO - 40; MgO - 1,75; P₂O₅ - 0,6; MnO₃ - 3.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что полусухое прессование осуществляют при влажности шихты 9 - 13%.

5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что полусухое прессование осуществляют при удельном давлении прессования 15 - 31 МПа.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что осуществляют двустороннее и двухступенчатое прессование.

7. Способ по пп.1 - 6, отличающийся тем, что прессуют кирпич и керамический камень в виде сплошного тела.

8. Способ по пп.1 - 6, отличающийся тем, что прессуют кирпич и керамический камень с отверстиями и/или выемками.

9. Способ по пп.1 - 6 и 8, отличающийся тем, что выемки выполняют в виде фрагмента сферы, и/или сфероида, и/или эллипсоида, и/или параболлоида, и/или составными с участками поверхности 4 - 2-го порядка кривизны, и/или с плоскими вставками.

10. Способ по пп.1 - 6, 8 и 9, отличающийся тем, что при прессовании по крайней мере часть отверстий выполняют сквозными.

11. Способ по пп.1 - 6, 8 и 9, отличающийся тем, что при прессовании по крайней мере часть отверстий выполняют закрытой по крайней мере с одного торца.

12. Способ по пп. 1 - 11, отличающийся тем, что керамический кирпич, камень прессуют в виде неравностороннего многогранника.

13. Способ по пп.1 - 6, 8 - 12, отличающийся тем, что при прессовании часть отверстий в керамическом кирпиче, камне ориентируют осями от одной большей стороны многогранника к другой большей стороне.

14. Способ по пп.1 - 6, 8 - 12, отличающийся тем, что при прессовании оси отверстий или выемок ориентируют нормально к большим сторонам многогранника.

15. Способ по пп.1 - 6, 8 - 14, отличающийся тем, что при прессовании оси по крайней мере части отверстий ориентируют в направлении от одной меньшей или промежуточной по площади стороны к ответной соответственно меньшей или промежуточной по площади стороне.

16. Способ по пп.1 - 6, 8 - 15, отличающийся тем, что при прессовании часть отверстий выполняют цилиндрической формы по крайней мере на большей части их длины.

17. Способ по пп.1 - 6, 8 - 15, отличающийся тем, что при прессовании часть отверстий выполняют 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 сечений.

18. Способ по пп.1 - 11, 16 и 17, отличающийся тем, что прессуют керамический кирпич, камень в виде прямоугольного параллелепипеда.

19. Способ по пп.1 - 11, 16 и 17, отличающийся тем, что кирпич, керамический камень прессуют по крайней мере с двумя противоположными непараллельными сторонами.

20. Способ по пп.1 - 11, 16 и 17, отличающийся тем, что керамический кирпич, керамический камень прессуют призматическим по крайней мере с двумя параллельными сторонами, образующими торцы призмы.

21. Способ по пп.1 - 11, 16 и 17, отличающийся тем, что прессуют кирпич, керамический камень 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.

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, Рисунок 19