Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий

 

Использование: производство стеновых керамических материалов. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости обжиговых изделий до 75 циклов. Технический результат достигается тем, что в качестве сырьевых компонентов смеси используют микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки с химическим составом, мас.%: SiО₂ - 22,40; Al₂O₃ - 15,01; Fe₂O₃ - 2,05; CaО - 2,60; MgО - 1,58; F-до 15; Na до 15; С - до 67, при следующем соотношении компонентов, мас. %: микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния 80-70, просыпь от боя отработанной угольной футеровки 20-30. Компоненты смешивают в сухом состоянии, увлажняют до 16%, формуют образцы методом полусухого прессования, сушат и обжигают при 900°С. Физико-механические показатели следующие: средняя плотность 1100-1200 кг/м³, прочность при сжатии 8,8-14,6 МПа, водопоглощение 19,5-26,9, морозостойкость более 75 циклов. 2 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления обжиговых стеновых изделий.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси является сырьевая смесь, включающая 15. . . 80 мас. % микрокремнезема производства кристаллического кремния и 20. . . 85 мас. % высококальциевой золы от сжигания бурых углей (Патент РФ 2086517 C1, 10.08.1997).

Недостатком указанной смеси является низкая морозостойкость обожженных изделий.

Предлагаемое решение обеспечивает достижение технического результата - повышение морозостойкости обжиговых изделий до 75 циклов.

Применение в составе предлагаемой шихты таких многотоннажных отходов, как просыпь от боя отработанной угольной футеровки и микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния, не только позволяет получить качественный стеновый материал, но и будет способствовать решению экологической проблемы.

Кроме того, преимуществами предлагаемой смеси является наличие в отработанной угольной футеровке значительного количества углерода (до 67%) в сочетании с минеральной составляющей. Органическая часть при обжиге поризует материал и сокращает расходы на обжиг, а минеральная активизирует образование кристаллических фаз. Температура обжига при этом снижается до 900^oC.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве сырьевых компонентов смеси используют микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния 80...70; просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров 20...30.

Микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода является тонкодисперсным отходом, характеризующимся малым размером частиц (0,1...3 мк) и, как следствие, высокой удельной поверхностью (более 25 тыс. см²/г) и небольшой насыпной плотностью (до 300 кг/м³). Микрокремнезем осаждается в электрофильтрах системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния, после чего удаляется в виде водной суспензии в шламохранилище. Химический состав микрокремнезема, мас.%: SiO₂ - 90...95 Al₂O₃ - до 0,8 Fe₂O₃ - до 0,8 CaO - до 1,6 MgO - до 1,2 SiC - до 5 C_общ - до 9
K⁺ - до 0,25
Na⁺ - до 0,06
п.п.п. - до 20
Отработанная угольная футеровка - отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. После дробления и грохочения крупные куски отработанной угольной футеровки утилизируются в металлургическом производстве, а просыпь от дробления (менее 5 мм) не находит себе какого-либо применения и вывозится в отвал. Химический состав просыпи от боя угольной футеровки, мас.%:
SiO₂ - 22,40
Al₂O₃ - 15,01
Fe₂O₃ - 2,05
CaO - 2,60
MgO - 1,58
F - до 15
Na⁺ - до 15
С - до 67
Отход не требует дополнительного измельчения, так как преимущественный размер его частиц (более 90%) - до 1,25 мм. Насыпная плотность просыпи от боя угольной футеровки составляет 760 кг/м³.

Аморфное состояние диоксида кремния в микрокремнеземе способствует накоплению жидкой фазы и спеканию материала, а ввод органоминеральной добавки приводит к минерализации всей системы без ухудшения средней плотности материала. Следствием этого является повышение морозостойкости изделий.

Пример.

Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров БрАЗа.

Микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния и просыпь отработанной угольной футеровки смешивают в сухом состоянии, после чего увлажняют до формовочной влажности 16%. Из полученной шихты формуют изделия методом полусухого прессования при давлении 20 МПа. Полуфабрикат сушат при 100-110^oC до постоянной массы и обжигают при 900^oC. Конкретные примеры составов и физико-механические свойства изделий на их основе приведены в табл. 1 и 2.

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, включающая микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния и углеродсодержащую добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве углеродсодержащей добавки отход алюминиевого производства - просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров с химическим составом, мас.%: SiO₂ - 22,40; Al₂O₃ - 15,01; Fe₂O₃ - 2,05; CaO - 2,60; MgO - 1,58; F - до 15; Na до 15; С - до 67, при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния 80-70, просыпь от боя отработанной угольной футеровки 20-30.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2