Способ изготовления строительных изделий специального назначения из соляных материалов

 

Сущность изобретения: предварительно очищенную от глиносодержащих примесей и увлажненную до влажности 0,3 - 10% поликомпонентную смесь хлоридов натрия и калия прессуют при давлении пластического течения материала не менее 10 МПа, а затем подвергают кристаллизационному упрочнению сушкой при температуре 50 - 150^oC. Способ позволяет получить широкий ассортимент строительных изделий различного назначения с заранее заданными техническими и медико-биологическими свойствами. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области производства строительных изделий из соляных материалов, преимущественно облицовочной плитки, и может быть использовано для облицовки внутренних поверхностей спелеоклиматических камер, а также в качестве вставок в интерьеры кабинетов, классов и жилых комнат.

Наиболее близким к предложенному является способ изготовления строительных материалов, преимущественно кирпича, формованием и последующим обжигом при температуре 950 1000^oC керамической массы, содержащей пластичную глину, выгорающие добавки и отходы от калийного производства - глинисто- карбонатный шлам с содержанием хлоридов не более 32,2% Известный состав смеси использует глинисто-карбонатные шламы, которые помимо хлоридов могут содержать большое количество примесей, в т.ч. и вредных для здоровья, например амины. Кроме того, используемая в качестве связующего материала пластичная глина, во-первых, требует высокой температуры обжига, а во-вторых, связывает частицы хлоридов и, тем самым, существенно уменьшает лечебное воздействие калийных солей, препятствуя образованию необходимого для эффективного лечения количества высокодисперсных соляных аэрозолей и легких аэроионов.

Цель изобретения разработка экологически чистых строительных изделий из соляных материалов с заранее заданными техническими и медико-биологическими свойствами, обеспечивающими повышение лечебного эффекта, эстетических и потребительских свойств продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления строительных материалов специального назначения, включающем приготовление формовочной смеси из поликомпонентных смесей хлоридов натрия и калия, формование изделия с последующим упрочнением, предварительно очищенную от глиносодержащих примесей смесь увлажняют до влажности 0,3 10% после чего прессуют с последующей плавной распрессовкой, а затем осуществляют кристаллизационное упрочнение сушкой. При этом прессование осуществляют путем плавного нагружения до давления, необходимого для пластического течения смеси под штампом не менее 10 МПа с последующей выдержкой и плавной распрессовкой, причем время распрессовки равно времени прессования. Кристаллизационное упрочнение сушкой осуществляют при температуре 50 150^oC до достижения материалом естественной влажности. При прессовании изделий используют формовочную смесь с размерами частиц не более 5 мм, а в поверхностный слой изделия дополнительно вводят частицы размером более 5 мм или лекарственные препараты.

В целом предлагаемый способ изготовления строительных изделий специального назначения заключается в следующем.

В начале приготовляют формовочную массу. Для ее приготовления использовали различные смеси соляных кристаллов и их обломков, образованных при дроблении горных пород галита (хлорид натрия), сильвина (хлорид калия), сильвинита (минералогическая смесь галита и сильвина), карналлита (калийно-магниевая соль).

Практика использования различных климатических камер для лечения бронхолегочных заболеваний показывает, что лечебный эффект достигается за счет соляных аэрозолей натрия и калия, образующихся при взаимодействии воздуха с поверхностью соляных материалов, а также за счет высокого уровня легких аэроионов, генерируемых природным радиоактивным изотопом калий-40.

Поэтому исходное сырье подвергалось предварительной сортировке (обогащению) для удаления ненужных примесей (глина, карбонатные включения, перистый галит). Изменяя соотношение входящих компонентов (галита, сильвина) в исходном сырье, получали широкую гамму составов с содержанием KCl(NaCl) от 0 до 100% по объему. Требуемое соотношение входящих компонентов (KCl NaCl) определяется медико-биологическими показателями.

Строительные изделия с содержанием хлорида калия более 10% по объему рекомендуется использовать при строительстве специализированных лечебных помещений, а с содержанием хлорида калия не более 10% по объему могут быть использованы без ограничения области применения для облицовки любых промышленных и бытовых помещений.

Для повышения лечебного эффекта в поверхностный слой формовочной массы могут вводиться в качестве добавок дополнительные компоненты, например лекарственные препараты. Выветриваясь совместно с солевыми аэрозолями, такие добавки создают в помещении специальный лечебный аэрозоль.

Пример: исходные (практически мономинеральные) компоненты для приготовления формовочной смеси дробили по крупности наибольших частиц порядка 2 5 мм. Мелкие частицы не отсортировали. Полученные компоненты смешивали до получения однородной массы с определенной влажностью (0,3 10%), в том числе естественной. Введение в исходную смесь крупных частиц с размером более 5 мм приводило к резкому увеличению пористости изделия и потере прочности. Поэтому необходимые для придания изделию декоративного вида крупные частицы размерами более 5 мм вводили только в верхний (лицевой) слой изделия в объеме не более 10% Непосредственно изготовление строительных изделий заключается в механическом уплотнении увлажненной формовочной соляной массы прессованием, с последующим кристаллизационным упрочнением термической сушкой выдерживанием при повышенной температуре в термической камере в течение определенного времени. Таким способом могут изготовляться строительные изделия различных форм и размеров (блоки, кирпичи, плиты, облицовочные плитки, фасонные изделия и т.д.). Нами выбран простейший элемент строительных конструкций - облицовочная плитка размерами 150х150х10 мм, позволяющая производить внутреннюю облицовку помещений.

Пример. Формовочную массу послойно загружали в пресс-форму и подвергали сжатию с помощью гидравлического пресса с плавным изменением нагрузки от 0 до 50 т со скоростью нагружения не более 1 МПа/с в течение 20 40 с, выдерживали при максимальном давлении 20 МПа около 60 с, а затем плавно распрессовывали в течение 30 с. Такое соотношение времени необходимо для обеспечения пластического течения материала под штампом и для избежания образования внутренних трещин в изделии при разгрузке.

Затем спрессованное изделие помещали в термическую камеру и выдерживали в условиях естественной вентиляции при температуре 50 150^oC в течение суток. В результате термообработки плитка набирает прочность на сжатие до 15 - 20 МПа. Исследование физико-механических свойств опытных партий плитками показало, что прочность на растяжение у прессованного материала равна прочности природного сильвинита, а прочность на сжатие лишь на 29% ниже.

Преимуществами способа изготовления строительных изделий специального назначения из соляных материалов является то, что в качестве сырья для приготовления формовочной смеси используются отсортированные кристаллы и агрегаты соляных материалов, полученные при дроблении горных пород (каменной соли, сильвинита, карналлита), а также кристаллы, полученные из рапы соленых озер или морской воды, являющиеся натуральными продуктами, не содержащими вредных примесей. Кроме того, состав формовочной смеси не содержит вяжущих материалов (глина, цемент), снижающих объем выделения соляной аэрозоли и легких аэроионов, обеспечивая получение эстетически приемлемых изделий, имеющих хороший декоративный вид или высокие механические свойства.

Соотношение компонентов (KCl, NaCl), входящих в состав формовочных смесей, может изменяться в широких пределах, обеспечивая возможность получения строительных материалов различного назначения (лечебного для строительства спелеоклиматических камер, декоративного для вставок в интерьеры жилых и общественно-производственных помещений).

В состав формовочной смеси могут вводиться дополнительные компоненты (лечебные препараты), необходимые для придания изделиям заданных полезных свойств.

Способ изготовления позволяет также производить изделия различных форм и размеров (блоки, кирпичи, плиты, облицовочные плитки, фасонные изделия и т. д.), на промышленной основе, обеспечивая высокую производительность, широкий ассортимент и небольшую стоимость соляных строительных материалов.

Высокая функциональная, эксплуатационная, эстетическая и экономическая полезность соляной плитки, полученной по описанному выше способу, а следовательно, и самого способа была подтверждена при строительстве и последующей эксплуатации в течение 1993 1996 г. целого ряда специальных лечебных помещений.

Формула изобретения

1. Способ изготовления строительных материалов специального назначения из соляных материалов, включающий приготовление формовочной смеси из поликомпонентных смесей хлоридов натрия и калия, формование изделия с последующим упрочнением, отличающийся тем, что предварительно очищенную от глиносодержащих примесей смесь увлажняют до влажности 0,3 10% после чего прессуют с последующей плавной распрессовкой, а затем осуществляют кристаллизационное упрочнение сушкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прессование изделий осуществляют путем плавного нагружения до давления, необходимого для пластического течения смеси под штампом не менее 10 МПа с последующей выдержкой под нагрузкой и плавной расспрессовкой, причем время распрессовки равно времени прессования.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллизационное упрочнение сушкой осуществляют при температуре 50 150^oС.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при прессовании изделий используют формовочную смесь с размерами частиц не более 5 мм.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в поверхностный слой изделия дополнительно вводят частицы размером более 5 мм.

6. Способ по пп.1 и 5, отличающийся тем, что в поверхностный слой изделия дополнительно вводят лекарственные препараты.

7. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что кристаллизационное упрочнение осуществляется до достижения естественной влажности.