Керамическая масса

Изобретение относится к производству керамического кирпича на основе местного легкоплавкого глинистого сырья. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости изделий. Керамическая масса для получения кирпича включает легкоплавкое глинистое сырье и кальцийсодержащие отходы, образующиеся при производстве минеральных удобрений, при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкоплавкое глинистое сырье - 91-98; кальцийсодержащие отходы от производства минеральных удобрений - 2-9. 2 табл.

 

Настоящее изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического кирпича из легкоплавкого глинистого сырья

Известна керамическая масса для получения керамического кирпича следующего состава, мас.%: легкоплавкая глина 50-90, металлургический шлак 10-50 / Агафонова Н.С. и др. Оптимизация состава керамических масс по механическим свойствам кирпича // Известия вузов. Строительство. - 2005, №5, с.53-58/.

Известна керамическая масса для изготовления керамического кирпича, включающая следующие компоненты, мас.%: легкоплавкая глина - 70-90; кальций-магнийсодержащий «королек» от производства «минеральной» ваты -10-30 /А.с. 2326850 RU, МПК С04В 33/132. Керамическая масса для изготовления керамического кирпича / Ковков И.В. и др. - опубл. 2008.06.20/.

Недостатком указанных составов является высокое содержание добавок, а следовательно, значительные затраты при доставке отходов производства на керамические предприятия, а также возможность их использования только при пластическом формовании масс.

Наиболее близкой к изобретению по химическому составу добавки является керамическая масса следующего состава, мас.%: ангренская глина - 60, фосфорный шлак - 40 /Садыкова А.С. Влияние фосфорных шлаков на свойства местных глин - сборник трудов ВНИИстром, №39. М., 1978/. Принят за прототип.

Недостатком указанного состава является ограниченность предприятий, отходами которых являются фосфорные шлаки, а также высокое содержание добавки в составе массы, что существенно удорожает производство кирпича.

Целью изобретения является расширение сырьевой базы и уменьшение содержания добавки при производстве керамического кирпича как экструзионного, так и полусухого прессования.

Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости керамического кирпича путем создания резервной пористости, которая может компенсировать прирост объема замерзающей воды и тем самым предохранить керамический кирпич от разрушения.

Указанный технический результат достигается тем, что в легкоплавкую глину дополнительно вводят добавку - кальцийсодержащие отходы от производства минеральных удобрений при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкоплавкая глина - 91-98 и кальцийсодержащая добавка - 2-9.

Основные характеристики глинистого сырья и химический состав компонентов представлен в табл.1.

Таблица 1
Химический состав сырьевых компонентов
Сырье	Содержание оксидов, %
SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО	MgO	TiO2	SO3	Na2O	K2O	P2O5	п.п.п.
Глинистое сырье
Ангренское (прототип)	61,71	22,92	2,28	1,68	-	0,40	0,19	0,24	0,89	-	-
Россошанское	59,92	11,28	5,28	6,48	2,92	0,66	0,21	2,04	1,99	-	8,10
Кущевское	58,01	12,65	4,64	8,06	2,75	0,64	0,13	1,24	2,44	-	9,78
Светлоярское	62,84	14,08	5,55	3,94	2,51	0,74	0,25	1,09	3,03	-	5,58
Султан-Салынское	59,69	11,65	5,30	7,09	3,06	0,76	0,03	1,21	2,17	-	9,21
Добавки
Фосфорный шлак (прототип)	40,94	2,91	-	48,72	3,50	0,15	0,13	0,48	0,50	1,48	-
Кальцийсодержащие отходы от производства минеральных удобрений	0,68	1,04	0,44	45,97	2,13	0,13	4,00	0,03	0,01	0,99	44,08

Подготавливали керамические массы следующим образом:

- глинистое сырье подсушивали и измельчали в дисковом истирателе до размеров частиц менее 3 или 0,5 мм в зависимости от содержания и активности карбонатов в глинистом сырье;

- отходы минерального производства добавляли в глиномассу без подготовки, т.к. размер зерен не превышает 250-300 мкм;

- предварительно компоненты шихты дозировали по массе;

- отдозированные компоненты тщательно перемешивали, доувлажняли до формовочной влажности и прессовали кубы размером 50×50×50 мм;

- отпрессованные образцы подсушивали до влажности 2-4% и обжигали при температуре 950-1050°С.

Основные характеристики образцов, изготовленных по составу, предлагаемому в прототипе и предлагаемом изобретении, но с использованием различных месторождений глинистого сырья и добавки приведены в табл.2. Проведенные экспериментальные работы показали, что при введении в состав шихты 40% кальцийсодержащей тонкодисперсной добавки прочность обожженных образцов существенно снижается, на образцах отмечается появление многочисленных трещин (формовочных - при полусухом прессовании и сушильных - при пластическом), при испытании образцов на морозостойкость наблюдается скругление ребер и углов за счет низкой прочности черепка.

Следовательно, введение большого количества тонкодисперсного кальцийсодержащего сырья способствует снижению прочности образцов и не может обеспечить получения качественных керамических изделий.

Однако, введение тонкодисперсного кальцийсодержащего сырья в небольших количествах (2-9% по массе) способствует повышению морозостойкости черепка как пластического, так и полусухого прессования.

Уже при содержании 2% кальцийсодержащих отходов от производства минеральных удобрений морозостойкость образцов возрастает до 38-70 циклов, в зависимости от качества глинистого сырья, что позволяет получать изделия, соответствующие действующему ГОСТу на керамический кирпич. При увеличении содержания добавки до 5-5,5% морозостойкость черепка возрастает более 70-100 циклов, что позволяет использовать изделия в качестве лицевого кирпича. Причем после проведенных циклов морозостойкости образцы оставались бездефектными и испытания далее не проводили.

Увеличение содержания добавки до 9% не ухудшает морозостойкость черепка, но при использовании некоторых видов глинистого сырья цвет поверхности образцов становится несколько светлее, а при дальнейшем увеличении (более 9%) поверхность образцов становится неоднотонной, появляются белесые пятна, ухудшающие внешний вид образцов.

Необходимо отметить, что рекомендуемая добавка не снижает прочности, а в некоторых случаях способствует повышению прочности образцов. При увеличении ее содержания более 9% прочность образцов для некоторых видов сырья начинает значительно снижаться.

Следовательно, рекомендуемым количеством кальцийсодержащих отходов от производства минеральных удобрений, повышающих морозостойкость керамического черепка, не снижающих прочностные показатели и не ухудшающих внешний вид поверхности является 2-9 мас.%.

Керамическая масса для получения кирпича, включающая легкоплавкое глинистое сырье, отличающаяся тем, что, с целью расширения сырьевой базы для производства морозостойкого керамического кирпича, она дополнительно содержит кальцийсодержащие отходы, образующиеся при производстве минеральных удобрений, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Легкоплавкое глинистое сырье	91-98
Кальцийсодержащие отходы
от производства минеральных удобрений	2-9