Сырьевая смесь и способ изготовления керамических изделий

Изобретение относится к производству строительной керамики и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии и морозостойкости изделий. Сырьевая смесь для изготовления керамических изделий включает закарбонизованный суглинок и кремнеземистую добавку. В качестве добавки используется гранулированная добавка, изготовленная по принципу «кремнеземистая оболочка - органическое ядро», при следующем соотношении компонентов, мас.%: закарбонизованный суглинок - 93,0-97,0; микрокремнезем (оболочка гранулированной добавки) - 1,5-3,5; уголь (ядро гранулированной добавки) - 1,5-3,5. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.

 

Изобретение относится к производству строительной керамики, например кирпича, и может быть использовано для изготовления строительных материалов.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси по техническому результату и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая в мас.%: суглинок 83,5…94,5, уплотненный микрокремнезем 5…15, моющее средство «Тайга» 0,5…1,5 [Патент РФ №2228309 С04В 33/00, 35/16].

Недостатками указанной смеси являются относительно низкие прочность при сжатии в водонасыщенном состоянии и морозостойкость материала.

Технический результат - повышение прочность при сжатии в водонасыщенном состоянии и морозостойкости изделий.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь содержит в качестве кремнеземистой добавки - гранулированную добавку, созданную по принципу «оболочка - ядро», при следующем соотношении компонентов, мас.%:

закарбонизованный суглинок	97,0…93,0
микрокремнезем (оболочка
гранулированной добавки)	1,5…3,5
уголь (ядро гранулированной
добавки)	1,5…3,5

Закарбонизованный суглинок Анзебинского месторождения содержит 20-25 мас.% кальцита и доломита и имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ - 54,34; Al₂O₃ - 12,44; TiO₂ - 0,71; Fe₂O₃ - 3,84; FeO - 1,43; CaO - 5,84; MgO - 5,44; Na₂O - 2,0; K₂O - 2,66; потери при прокаливании - 10,36.

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является ультрадисперсным отходом с удельном поверхностью 25... 34 м/г³, с содержанием аморфного оксида кремния до 93 мас.% и насыпной плотностью 150…250 кг/м³. Химический состав микрокремнезема (мас.%): SiO₂ - 86…93; Fe₂O₃ - 0,14…1,28; MgO - 1,03…1,20; Na₂O - 0,39…0,46; K₂O - 0,28…0,42; Al₂O₃ - 0,7…1,05; CaO - 0,26…0,44; потери при прокаливании - 3,7…5,29.

Выгорание ядра добавки (угля) приводит к микроразогреву оболочки (микрокремнезема), которая вступает во взаимодействие с глинистой матрицей и образует долговечные кальцийсодержащие кристаллические фазы (диопсид, анартит), а также двухкальциевый силикат, способный к гидратному твердению. При увлажнении в процессе эксплуатации стенки пор материала дополнительно упрочняются гидросиликатами кальция и прочность при сжатии изделий возрастает.

Наиболее близким к предлагаемому способу изготовления керамических изделий по технической сущности достигаемому эффекту является способ, включающий приготовление кремнеземистой добавки путем гранулирования микрокремнезема на тарельчатом грануляторе при подаче водного раствора моющего средства «Тайга», смешивание закарбонизованного суглинка с добавкой, формование, сушку и обжиг [Патент РФ №2228309 С04В 33/00, 35/16].

Недостатком указанного способа являются относительно низкие показатели прочности в водонасышенном состоянии и морозостойкости изделий.

Технический результат - повышение прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии и морозостойкости материала.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления керамических изделий включает приготовление смеси путем смешивания закарбонизованного суглинка с гранулированной органо-кремнеземистой добавкой, полученной при окатывании измельченного угля в микрокремнеземе на тарельчатом грануляторе при капельном орошении; формование; сушку и обжиг при 950°С. Помол угля осуществляется до 1…2 мм. Наличие межглобулярной пористости в микрокремнеземе обеспечивает начальный запас кислорода в поровом пространстве кремнеземистой оболочки на угольном ядре и облегчает его выгорание при обжиге.

ПРИМЕР

Изготовление материала осуществляется следующим образом. Уголь окатывается в микрокремнеземе на тарельчатом грануляторе при капельном орошении водой. Полученная гранулированная добавка смешивается с суглинком. Масса при необходимости доувлажняется до формовочной влажности. Отформованные изделия сушат при 60…80°С и обжигают при 950°С.

Составы сырьевых смесей и физико-технические характеристики изделий приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1
Компоненты	Содержание ингредиентов в составе (мас.%)
1	2	3
Закарбонизованный суглинок	97,0	95,0	86,0
Микрокремнезем	1,5	2,5	3,5
Уголь	1,5	2,5	3,5

Таблица 2
Показатель	Состав	Прототип
1	2	3
Прочность при сжатии, МПа	33,6	29,9	21,7	30,0-35,4
Средняя плотность, кг/м3	1740	1720	1670	1710-1790
Морозостойкость, циклов	100	100	100	75
Водопоглощение, мас.%	16,3	17,3	16,6	18,5-20,6
Прочность во влажном состоянии, МПа	35,8	29,1	26,8	20,4-28,3
Температура обжига, °С	950	950	950	950

1. Сырьевая смесь для изготовления керамических изделий, включающая закарбонизованный суглинок и кремнеземистую добавку, отличающаяся тем, что в качестве добавки используется гранулированная добавка, изготовленная по принципу «кремнеземистая оболочка - органическое ядро», при следующем соотношении компонентов, мас.%:

закарбонизованный суглинок	93,0-97,0
микрокремнезем (оболочка гранулированной добавки)	1,5-3,5
уголь (ядро гранулированной добавки)	1,5-3,5

2. Способ изготовления керамических изделий, включающий приготовлением смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что при использовании по п.1 гранулированную добавку получают путем скатывания частиц угля размером до 2 мм в микрокремнеземе на тарельчатом грануляторе при капельном орошении водой.