Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий
Владельцы патента RU 2358952:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления керамических стеновых изделий. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и коэффициента конструктивного качества. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий включает микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - 82-88; просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров - 12-18. Способ изготовления сырьевой смеси включает смешивание компонентов, увлажнение смеси в тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий из полученного гранулята, сушку и обжиг при температуре 1000°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления керамических стеновых изделий.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая в мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния (80…70) и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров (20…30) [Патент РФ №2167125, С04В 35/14].
Известный способ изготовления стеновых керамических материалов из сырьевой смеси включает смешивание компонентов в сухом состоянии, увлажнение до 16%, формование образцов методом полусухого прессования, сушку и обжиг при 900°С [Патент РФ №2167125, С04В 35/14].
Недостатком известной композиции является то, что стеновые материалы, изготовленные на ее основе, обладают относительно низкими показателями прочности и коэффициента конструктивного качества.
Технический результат - повышение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества.
Указанный выше технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления стеновых керамических изделий содержит в качестве сырьевых компонентов микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| Микрокремнезем | 82-88; |
| Просыпь от боя отработанной | |
| угольной футеровки электролизеров | 12-18. |
Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров является крупнотоннажным отходом производства алюминия, образующимся при капитальном ремонте электролизеров. Насыпная плотность отхода - до 760 кг/м3, преобладающий размер частиц - до 1,25 мм.
Предлагаемый способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси включает смешивание компонентов, увлажнение смеси, формование, сушку и обжиг, отличается тем, что увлажнение смеси производят на тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий проводят из полученного гранулята, а обжиг ведут при 1000°С.
Химический состав просыпи от дробления отработанной угольной футеровки электролизеров представлен в Патенте РФ №2167125, С04В 35/14 (мас.%):
SiO2 - 22,40
Al2O3 - 15,01
Fe2O3 - 2,05
СаО - 2,60
MgO - 1,58
F - до 15
Na+ - до 15
С - до 67
Химический состав микрокремнезема производства кристаллического кремния отражен в Патенте РФ №2167125, С04В 35/14 (мас.%):
SiO2 - 90…95
Al2O3 - до 0,8
Fe2O3 - до 0,8
СаО - до 1,6
MgO - до 1,2
SiC - до 5
Собщ - до 9
K+ - до 0,25
Na+ - до 0,06
п.п.п - до 20
Особенности химического состава просыпи от боя угольной футеровки электролизеров (наличие активных плавней и органической составляющей наряду с Al2O3) способствуют интенсификации накопления жидкой фазы и появлению полезных новообразований при обжиге, что приводит к увеличению прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материала.
Обжиг при 1000°С обеспечивает более полное выгорание графитизированной составляющей смеси, что облегчает доступ воздуха в тело изделия и сплавление SiC микрокремнезема со щелочами отработанной угольной футеровки. Разложение в этих условиях карбида кремния с образованием солей кремниевой и угольной кислот способствует формированию высокопрочных минеральных фаз. В совокупности это обуславливает получение керамического материала, который по своим техническим параметрам превосходит характеристики материала из известной композиции.
ПРИМЕР
Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров.
Процесс приготовления смеси включает следующие операции.
Сухие компоненты тщательно перемешивают, затем увлажняют до влажности 21 мас.% на тарельчатом грануляторе.
Из полученного гранулята формуют изделия методом полусухого прессования при давлении прессования 20 МПа.
Затем сырец сушат при температуре 100-110°С и обжигают при температуре 1000°С.
Примеры составов, физико-механические свойства обожженного материала приведены в табл.1 и 2 соответственно.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты | Содержание ингредиентов в составе (мас.%) | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Микрокремнезем производства кристаллического кремния | 88 | 75 | 82 |
| Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров | 12 | 15 | 18 |
| Таблица 2 | ||||
| Показатель | Состав | Известный состав | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Температура обжига, °С | 1000 | 1000 | 1000 | 900 |
| Средняя плотность, г/см3 | 1,25 | 1,23 | 1,26 | 1,075-1,200 |
| Прочность при сжатии, МПа | 17,4 | 16,9 | 17,0 | 8,2-14,6 |
| Водопоглощение, мас.% | 22,6 | 24,1 | 23,3 | 19,1-26,9 |
| Коэффициент размягчения | 0,82 | 0,88 | 0,89 | 0,80-0,99 |
| ККК·10-2, МПа/(кг/м3) | 1,39 | 1,37 | 1,35 | 0,76-1,22 |
1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, включающая микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров, отличающаяся тем, что она содержит микрокремнезем и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Микрокремнезем | 82-88 |
| Просыпь от боя отработанной | |
| угольной футеровки электролизеров | 12-18 |
2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий смешивание компонентов, увлажнение смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что увлажнение смеси производят на тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий проводят из полученного гранулята, а обжиг ведут при 1000°С.
