Керамическая масса для изготовления клинкерных керамических изделий

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для изготовления клинкерных керамических изделий. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости, кислотостойкости и механической прочности при изгибе изделий. Керамическая масса для изготовления клинкерных керамических изделий включает необогащенный каолин и шламы щелочного травления алюминия, содержащие, мас.%: SiO₂ - 0,3-0,8; Аl₂О₃ - 43-57; Fe₂O₃ - 1,5-6,8; CaO - 0,5-9; MgO - 0,5-4; R₂O - 6-14; SO₃ - 0,5-6, при следующем соотношении компонентов, мас.%: необогащенный каолин - 40-70; шламы щелочного травления алюминия - 30-60. 2 табл.

 

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для изготовления клинкерных изделий.

Известна керамическая масса для получения кислотостойких изделий следующего состава, мас.%: глинистый материал - 50-70, пирофиллит - 25-30, полевошпатовый концентрат - 5-15 (Пат. 10431. Республика Казахстан, МПК С04В 33/00. / Е.С.Абдрахимова, В.З.Абдрахимов. - Опубл. 16.07.2001, бюл.7).

Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкая термостойкость (5-8 теплосмен).

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса для изготовления кислотоупоров, включающая компоненты, мас.%: необогащенный каолин - 60-80, полевошпат-кварц-слюдистый концентрат - 10-20, шамот - 10-20 (Пат. 12389. Республика Казахстан, МПК С04В 33/00. / А.В.Абдрахимов, Е.С.Абдрахимова, В.З.Абдрахимов. - Опубл. 17.12.2002, бюл.12). Принят за прототип.

Недостатком указанного состава керамической массы являются относительно низкие кислотостойкость, термостойкость и прочность при изгибе.

Сущность изобретения - повышение кислотостойкости, термостойкости и прочности при изгибе.

Техническим результатом изобретения является повышение кислотостойкости, термостойкости и прочности при изгибе.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую необогащенный каолин, дополнительно вводят шламы щелочного травления алюминия, содержащие, мас.%: SiO₂ - 0,3-0,8; Аl₂О₃ - 43-57; Fе₂О₃ - 1,5-6,8; CaO - 0,5-9; MgO - 0,5-4; R₂O - 6-14; SO₃ - 0,5-6, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

необогащенный каолин	40-70
шламы щелочного травления алюминия, содержащие мас.%:
SiO2 - 0,3-0,8; Аl2О3 - 43-57; Fе2O3 - 1,5-6,8; CaO - 0,5-9;
MgO - 0,5-4; R2O - 6-14; SO3 - 0,5-6	30-60

В качестве глинистого компонента для производства клинкерных керамических изделий использовался необогащенный каолин Чапаевского месторождения Самарской области. Химический состав необогащенного каолина представлен следующими оксидами, мас.%: SiO₂ - 65-75; Аl₂О₃ - 10-18; Fе₂O₃ - 1-3,5; CaO - 2-3,5; MgO - 0,5-2; R₂O (R₂O=Na₂O+K₂O) - 0,1-0,5; п.п.п. - 4-6. Невысокое содержание в необогащенном каолине оксида алюминия (Аl₂O₃ - 10-18) не позволяет получить из него кислотостойкие и термостойкие клинкерные керамические изделия. По содержанию частиц размером менее 0,001 мм (30-35,5) глина относится к грубодисперсному сырью, по пластичности - уверенно-пластичное (число пластичности 10-12), по огнеупорности - тугоплавкое (огнеупорность 1520-1550°С).

Шламы щелочного травления - это отходы металлургии и металлообработки. Они образуются на металлургических заводах при обработке сплавов алюминия концентрированными растворами. Такие растворы, как правило, состоят из едкого натра с небольшим количеством специальных веществ. Химический состав шламов представлен следующими оксидами, мас.%: SiO₂ - 0,3-0,8; Аl₂О₃ - 43-57; Fе₂O₃ - 1,5-6,8; CaO - 0,5-9; MgO - 0,5-4; R₂O - 6-14; SO₃ - 0,5-6.

Отличительной особенностью всех шламов являются высокие: а) степень дисперсности - 8000-10000 см²/г; б) пластичность (число пластичности более 10), что позволяет использовать для производства керамических клинкерных изделий малопластичные необогащенные каолины; в) высокое содержание в шламах оксида алюминия (Аl₂O₃ - 43-57) позволяет значительно повысить кислотостойкость, термостойкость и механическую прочность при изгибе клинкерных изделий.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 18-22%, из которой формовали плитки размером 100×100×20 мм, которые высушивали до остаточной влажности не более 5% и затем обжигали при температуре 1300°С.

В таблице 1 приведены составы керамических масс, а в таблице 2 - физико-механические и химические свойства.

Таблица 1 - Составы керамических масс
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%
1	2	3	4
Необогащенный каолин	70	60	50	40
Шламы щелочного травления алюминия	30	40	50	60

Таблица 2 - Физико-механические показатели кирпича
Показатели	Составы	Прототип
1	2	3	4
Предел прочности при изгибе, МПа	70	72	78	82	40-44,5
Морозостойкость, циклы	160	165	174	181	-
Усадка, %	8,8	9,3	10,2	10,8	11,4-12,2
Термостойкость, теплосмены	17	18	18	19	3-6
Кислотостойкость, %	98,7	98,9	99,2	99,3	97,8-98,5

Как видно из таблицы 2, клинкерные керамические изделия из предложенных составов имеют более высокие показатели по прочности, термостойкости и кислотостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании шламов щелочного травления алюминия позволяет повысить прочность, термостойкость и химическую стойкость клинкерных керамических изделий.

Использование отходов производств при получении клинкерных изделий способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.

Керамическая масса для изготовления клинкерных керамических изделий, включающая необогащенный каолин, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит шламы щелочного травления алюминия, содержащие, мас.%: SiO₂ - 0,3-0,8; Аl₂О₃ - 43-57; Fе₂О₃ - 1,5-6,8; CaO - 0,5-9; MgO - 0,5-4; R₂O - 6-14; SO₃ - 0,5-6, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

необогащенный каолин	40-70
шламы щелочного травления алюминия	30-60