Керамическая масса для изготовления плиток для полов

Керамическая масса относится к промышленности строительной керамики, преимущественно к составам для получения плиток для полов. Техническим результатом изобретения является уменьшение водопоглощения и повышение прочности изделий. Керамическая масса для изготовления плиток для полов включает легкоплавкую глину и цеолитсодержащий песчаник, характеризующийся объемной массой 1680 кг/м³, плотностью 2700 кг/м³, огнеупорностью 1160°С, минералогическим составом, включающим клиноптилолит, ортоклаз, кварц, гидрослюду и железистые соединения, химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ - 57,94; Al₂O₃ - 12,07; Fe₂O₃ - 6,05; CaO - 4,13; MgO - 2,04; K₂O - 2,18; N₂O - 3,72; SO₃ - 0,23; п.п.п. - 11,64; при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: легкоплавкая глина - 50-70; цеолитсодержащий песчаник - 30-50. 3 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к составам масс для получения плиток для полов.

Известна керамическая масса для изготовления керамических изделий, включающая глинистую мергель (в мас.%) - 75-85, цеолитсодержащую глину - 5-15 и стеклобой - 3-10 (патент РФ №2210554). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе имеют высокое водопоглощение и обладают незначительной прочностью на изгиб. Несмотря на присутствие плавня (стеклобоя) до 10%, изделия отличаются повышенным водопоглощением и высокой температурой обжига (1070°С).

Другая керамическая масса (патент РФ №2176223), содержащая 25-60% легкоплавкой глины и 40-75% цеолитсодержащей глины смешанного минерального состава с размером частиц менее 1 мм, после обжига при температуре 1050°С не позволяет получить керамические плитки для полов с водопоглощением менее 4%, удовлетворяющие требованиям ГОСТа.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой является масса для изготовления строительных изделий, включающая легкоплавкую глину - 90-95, цеолит природный - 5-10% (а.с. 485993). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе после обжига при высокой температуре (1100°С) имеют высокое водопоглощение (до 6%).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение водопоглощения и повышение прочности.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что керамическая масса для изготовления плиток для полов, включающая легкоплавкую глину и наполнители, отличается тем, что в качестве наполнителя она содержит измельченный цеолитсодержащий песчаник при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: глина легкоплавкая - 50-70, цеолитсодержащий песчаник - 30-50.

Цеолитсодержащий песчаник представляет собой породу красно-коричневого цвета, объемная масса - 1680 кг/м³, плотность - 2700 кг/м³, огнеупорность - 1160°С. В минералогический состав входят клиноптилолит, ортоклаз, альбит, кварц, гидрослюда и железистые соединения. Химический состав цеолитсодержащего песчаника приведен в таблице 1.

Таблица 1
SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	SO2	п.п.п.
57,94	12,07	6,05	4,13	2,04	2,18	3,72	0,23	11,64

В качестве глинистой породы принята Бай-Талская гидрослюдистая легкоплавкая глина с химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ - 59,56; Al₂O₃ - 14,86; Fe₂O₃ - 7,98; TiO₂ - 0,41; CaO - 3,75; MgO - 2,27; K₂O - 2,74; Na₂O - 1,96; п.п.п. - 6,47. Температура огнеупорности глины 1180°С.

Из научной и технической литературы, а также из известного перечня информации заявителем не обнаружены технические решения с применением цеолитсодержащего песчаника (содержание цеолита 32-36%) при значительном присутствии полевых шпатов (43-47%) или с аналогичными наполнителями подобного химического состава.

Химическое взаимодействие основных элементов (клиноптилолита и ортоклаза) цеолитсодержащего песчаника при указанной совокупности оксидов с продуктами разложения глинистых минералов обуславливает более раннее протекание реакций в твердой фазе с образованием соединений типа железистые шпинели, анортита, кристобалита, морденита и муллитоподобной фазы, а также формированием большого количества жидкой железосодержащей фазы за счет взаимодействия оксидов щелочных и щелочно-земельных элементов с оксидами железа, кремнезема и алюминия. Поскольку жидкая фаза практически является цементирующим веществом, заполняющим межзерновые пустоты, снижая пористость материала, то образование ее в большом количестве, чем в известных составах при пониженных температурах обжига, обуславливает получение керамического черепка более плотной структуры, что снижает водопоглощение и повышает прочность изделий.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, по мнению заявителя, отвечает критерию «существенных отличий», приобретает новые свойства, заключающиеся в получении керамического материала более плотной структуры, обуславливающей высокую прочность и низкое водопоглощение изделий.

Пример конкретного выполнения.

Приготовление массы осуществляют шликерным способом при одновременном помоле всех материалов в шаровых мельницах до конечного остатка на сите №0063 2-3%. Обезвоживание шликера производят в башенной распылительной сушилке и получают пресс-порошок с влажностью 6-8%. Прессование плиток 100×100×10 производится при удельном давлении прессовании 25 МПа. Отпрессованные и высушенные плитки обжигают однократным способом при температуре 1020°С.

Шихтовый способ масс и свойства обожженных плиток приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2
Компоненты	Составы
I	II	III	IV	V
Глина легкоплавкая	80	70	60	50	40
Цеолитсодержащий песчаник	20	30	40	50	60

Таблица 3
Номера составов	Водопоглощение, %	Предел прочности при сжатии, МПа
I	4,6	37,4
II	3,7	49,7
III	2,8	58,5
IV	1,4	62,3
V	0,7	Деформация изделий
Прототип	6	-

Результаты испытаний показали эффективность введения тонкоизмельченного песчаника в количестве 30-50%. При добавке 20% предлагаемого цеолитсодержащего песчаника в состав №I водопоглощение изделий не удовлетворяет требованиям ГОСТа. При увеличении содержания цеолитсодержащей породы более 50% (состав V) наблюдается деформация плиток с расплавлением острых углов и граней. По сравнению с прототипом водопоглощение полученных образцов - плиток из предлагаемой массы - менее чем в 2-3 раза.

В результате интенсивного спекания указанной массы образованная жидкая фаза заполняет все межзерновые пустоты черепка и способствует значительному уплотнению материала с уменьшением водопоглощения, а кристаллические новообразования, такие как железистые шпинели, анортит, кристобалит, морденит и муллитоподобная фаза, обеспечивают высокую механическую прочность изделий.

Применение предлагаемой керамической массы позволяет получить керамические изделия для полов с малым водопоглощением и высокой прочностью с расширением сырьевой базы.

Керамическая масса для изготовления плиток для полов, включающая легкоплавкую глину и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит цеолитсодержащий песчаник, характеризующийся объемной массой 1680 кг/м³, плотностью 2700 кг/м³, огнеупорностью 1160°С, минералогическим составом, включающим клиноптилолит, ортоклаз, кварц, гидрослюду и железистые соединения, химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ 57,94; Al₂O₃ 12,07; Fe₂O₃ 6,05; CaO 4,13; MgO 2,04; K₂O 2,18; Na₂O 3,72; SO₃ 0,23; п.п.п. 11,64; при следующем соотношении компонентов, мас.%:

легкоплавкая глина	50-70
цеолитсодержащий песчаник	30-50