Сырьевая смесь для производства керамической облицовочной плитки
Владельцы патента RU 2412129:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к составам сырьевой смеси, используемой в производстве облицовочной плитки. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и морозостойкости изделий. Сырьевая смесь для производства облицовочной плитки содержит глинистый компонент, нефелиновый шлам и кремнеземистый компонент в виде горелой формовочной земли, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистый компонент - 45-70; нефелиновый шлам 25-50; горелая формовочная земля - 5. При этом нефелиновый шлам используют фракции 400-315 мкм и 80-60 мкм, при соотношении фракций 1:3. 3 табл.
Изобретение относится к составам сырьевой смеси, используемой в производстве облицовочной плитки.
Известна керамическая масса (Патент №2345037, МПК С04В 33/132, от 25.01.2007 г., опубл. 27.01.2009 г.) для изготовления облицовочной плитки, включающая, мас.%:
| Глина | 50,5-56,5 |
| Отход обогащения | |
| асбестовой руды | 13,0-18,0 |
| Стеклокоролек | 4,0-6,0 |
| Шамот | 4,0-6,0 |
| Соль лигносульфоновой кислоты | 0,5-1,5 |
| Нефелиновый отход (шлам) | 14,0-16,0 |
| Известь | 4,0-6,0 |
Прочность при сжатии известного состава соответствует 45 МПа.
Изделия из этой сырьевой смеси получают мокрым измельчением компонентов до фракции менее 0,08 мм, обезвоживанием керамической массы, формованием, сушкой и обжигом при 1000°С.
Недостатками известного состава сырьевой смеси для производства керамической облицовочной плитки являются недостаточная прочность, повышенная температура обжига керамики и многокомпонентность шихты.
Наиболее близким к заявляемому является состав сырьевой смеси для производства облицовочной плитки (Пат. №2333178, МПК С04В 33/132, от 25.01.2007 г., опубл. 10.09.2008 г.).
Для повышения прочности и морозостойкости изделий сырьевая смесь, содержащая лесс, бентонит, стеклобой дополнительно содержит нефелиновый шлам, каустический магнезит и доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Лесс | 42-46 |
| Бентонит | 20-24 |
| Стеклобой | 4-6 |
| Нефелиновый шлам | 10-14 |
| Каустический магнезит | 4-6 |
| Доломит | 10-14 |
Состав сырьевой смеси характеризуется содержанием глинистого компонента (лесс и бентонит) 66%, нефелинового шлама 10-14%.
Прочность и морозостойкость облицовочной плитки, изготовленной по наиболее близкому составу, составляет соответственно 70-75 МПа и 60-65 циклов.
Недостатками наиболее близкого к заявляемому известного состава сырьевой смеси являются невысокие показатели прочности и морозостойкости обожженных изделий.
Задачей предлагаемого решения является разработка состава сырьевой смеси для получения керамической облицовочной плитки с высокими показателями прочности и морозостойкости.
В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.
Существенные признаки изобретения заключаются в том, что сырьевая смесь для производства облицовочной плитки, содержащая глинистый компонент и нефелиновый шлам, согласно изобретению, дополнительно содержит кремнеземистый компонент в виде горелой формовочной земли, а нефелиновый шлам используют фракций 400-315 мкм и 80-60 мкм при соотношении фракций 1:3 и при следующем соотношении компонентов, мас.%:
глинистый компонент 45-70
нефелиновый шлам 25-50
горелая формовочная земля 5
Горелая формовочная земля является отходом литейного производства машиностроительных предприятий, кроме того она служит подшихтовочным компонентом и обеспечивает корректировку состава керамической смеси в сторону увеличения содержания оксида кремния SiO2.
Химический состав горелой формовочной земли представлен в таблице 1.
Нефелиновый шлам это отработанный продукт получения глинозема из нефелиновых пород, осуществляемого по щелочному способу Байера. Нефелиновый шлам является основным источником оксида кальция, который в сочетании с горелой формовочной землей и глинистым компонентом обеспечивает выход волластонита, определяющий достижение высоких показателей прочности. Химический состав нефелинового шлама представлен в таблице 1.
Производство керамической облицовочной плитки из заявляемой сырьевой смеси осуществляется следующим образом.
Нефелиновый шлам подвергается измельчению, фракционированию до заданного гранулометрического состава. Содержание фракций нефелинового шлама 400-315 мкм и 80-63 мкм соответствует соотношению 1:3. В качестве глинистого компонента использовали тугоплавкую глину, (ее хим. состав приведен в табл.1) которая совместно с кремнеземистым компонентом в виде горелой формовочной земли подвергается совместному измельчению до фракции менее 63 мкм. Подготовленные и дозированные в заявляемых соотношениях исходные компоненты увлажняют до относительной формовочной влажности 6-7 мас.%, подвергают формованию при удельном давлении 35-50 МПа. Высушенные до остаточной влажности 1 мас.% образцы подвергают обжигу при температуре 800-850°С течение 2 ч.
Высокое содержание глинистых частиц и, как следствие, достаточно высокая степень пластичности, обосновано необходимостью высокого содержания в сырьевой смеси непластичных составляющих - нефелинового шлама и горелой формовочной земли.
Роль тугоплавкой глины в повышении прочности облицовочной керамики сводится к формированию в процессе обжига упрочняющих кристаллических фаз за счет наличия повышенного количества глинистых минералов. Кроме того, тугоплавкая глина является подшихтовочным материалом для обеспечения формирования основной кристаллической фазы - волластонита, определяющего повышенные прочностные свойства облицовочной керамики.
Составы сырьевой смеси, физико-технические характеристики обожженных изделий в сравнении с прототипом представлены в табл.2.
Анализ данных табл.2 свидетельствует о перспективности использования при получении керамической облицовочной плитки нефелинового шлама, горелой формовочной земли и глинистого компонента в заявляемых соотношениях компонентов сырьевой смеси.
Заявляемое соотношение компонентов сырьевой смеси, а также обеспечение заявляемого соотношения фракций 400-315 мкм и 80-60 мкм в нефелиновом шламе 1:3 приведены в табл.3. Соотношение фракций нефелинового шлама 400-315 мкм и 80-60 мкм 1:3 обеспечивает максимально плотную упаковку изделий при формовании и последующем спекании, что также определяет высокие показатели изделий по прочности и морозостойкости.
Кроме того, силикатно-кальциевый состав нефелинового шлама, его высокая основность, низкое содержание щелочей и соединений железа, а также его фазовая характеристика (70-90% C2S) обуславливает возможность использования шлама в сочетании с глинистым компонентом и горелой формовочной землей в качестве кислого компонента при формировании спека геленито-анортитового типа при 800-900°С.
Сырьевая смесь для производства облицовочной плитки, содержащая глинистый компонент и нефелиновый шлам, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кремнеземистый компонент в виде горелой формовочной земли, а нефелиновый шлам используют фракции 400-315 мкм и 80-60 мкм, при соотношении фракций 1:3, при следующем соотношении компонентов, мас.%.
| Глинистый компонент | 45-70 |
| Нефелиновый шлам | 25-50 |
| Горелая формовочная земля | 5 |
