Керамическая масса для изготовления строительных изделий


 


Владельцы патента RU 2483040:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано в производстве строительной керамики, преимущественно керамических плиток. Техническим результатом изобретения является повышение прочности изделий и снижение водопоглощения изделий. Керамическая масса для изготовления строительных изделий включает глину и отходы обогащения цветных металлов с содержанием в их составе СаСО3 и CaSO4, которые при разложении в процессе нагревания обеспечивают содержание CaO в количестве 34,0-38,0%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина - 85-95; отходы обогащения цветных металлов - 5-15. 3 табл.

 

Изобретение относится к керамическим составам и может быть использовано в производстве строительной керамики, преимущественно облицовочных керамических плиток.

Известна керамическая масса, содержащая компоненты при следующем соотношении, вес.ч: глина пластичная 30-70; выгорающая добавка 2-3; отходы калийного производства - глинисто-карбонатный шлам 70-30 с содержанием хлоридов не более 32,2%, при этом полученная керамика характеризуется прочностью на сжатие, составляющей 100-150 кг/см2 (авторское свидетельство СССР №735582 А1, дата приоритета 07.01.1975, дата публикации 25.05.1980, авторы Долганов В.П. и др., SU).

Недостатком аналога является низкая прочность изделий, а также возможность образования на поверхности изделий высолов из-за наличия водорастворимых хлоридов в глинисто-карбонатном шламе.

Известна керамическая масса для изготовления облицовочных плиток, включающая три легкоплавкие глины, одна из которых является основной, другая обогащена CaO, а третья - SiO2, при следующем соотношении глин соответственно: (0,47-0,52):(0,29-0,32):(0,19-0,21), при этом содержание CaO в массе составляет 6,76-7,75%, а предел прочности плиток при изгибе соответствует 13,0-17,8 МПа (патент РФ №2189953, С2, дата приоритета 01.11.2000, дата публикации 27.09.2002, авторы Афанасьев С.В. и др., RU).

Недостатком данного аналога является низкая прочность изделий, обусловленная тем, что содержащегося в массе оксида кальция CaO недостаточно для формирования необходимого количества кристаллической фазы, за счет которой определяются прочностные характеристики изделий.

Известна керамическая масса для изготовления облицовочных плиток, принятая в качестве прототипа, содержащая следующие компоненты, мас.%: глина 64-75, песок кварцевый 10-12, плиточный бой 5-8, известняк 5-8, природный фосфорит 5-8, при этом механическая прочность изделий составляет 11,4-19,3 МПа, а водопоглощение - 17,1-25,6% (патент РФ №2049754, С1, дата приоритета 11.06.1992, дата публикации 10.12.1995, авторы Бондаренко Я.Н. и др., RU, прототип).

Недостатками прототипа являются низкая прочность и высокое водопоглощение изделий, а также многокомпонентность состава и преимущественное использование в качестве компонентов природного сырья, доставляемого из разных мест, что повышает себестоимость готовой продукции.

Задачей изобретения является повышение механической прочности и уменьшение водопоглощения изделий, сокращение количества компонентов состава и расширение сырьевой базы за счет утилизации и использования отходов обогащения цветных металлов с высокой кальцийсодержащей составляющей.

Для решения поставленной задачи керамическая масса для изготовления строительных изделий, включающая глину, отощитель, плавень и катализатор кристаллизации, согласно изобретению содержит используемые в качестве отощителя, плавня и катализатора кристаллизации отходы обогащения цветных металлов с содержанием в их составе CaCO3 и CaSO4, которые при разложении в процессе нагревания обеспечивают содержание CaO в количестве 34,0-38,0%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 85-95; отходы обогащения цветных металлов 5-15.

В качестве компонентов использовалась глина Компановского месторождения и отходы обогащения цветных металлов ОАО «Красцветмет», характеризуемые содержанием окиси кальция СаО 34,0-38,0% и их мелкодисперсной структурой. Химический состав компонентов, используемых для составления предлагаемых сырьевых смесей, приведен в таблице 1.

Таблица 1
Сырье Составы, мас.%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O SO3 п.п.п.
Глина Компановского месторождения 67,4 18,5 3,08 0,82 1,63 1,89 1,06 0,12 - 5,5
Отходы обогащения цветных металлов ОАО «Красцветмет» 2,14 1,32 0,21 - 36,8 4,08 - - 1,5 53,95

Технология изготовления изделий из заявленной керамической массы заключается в следующем. Высушенную глину размалывают в шаровой мельнице, отходы обогащения цветных металлов высушивают в сушильном шкафу до влажности 4-6%. Состав приготавливают смешиванием глины с отходами до однородного состояния, затем добавляют воду до формовочной влажности 10-12%. Из подготовленной массы полусухим прессованием при удельном давлении 25-27 МПа формуют образцы цилиндрической формы высотой и диаметром 25 мм и плитки 100×100×6 мм3. Поскольку отходы не нуждаются в дополнительном измельчении и образцы формуют полусухим способом, при изготовлении масс экономится значительная часть электроэнергии на помол компонентов и сушку изделий, что делает процесс экономически выгодным и технически целесообразным.

Составы предлагаемой керамической массы приведены в таблице 2.

Таблица 2
Наименование компонентов Содержание компонентов в составах, мас.%
1 2 3
Глина Компановского месторождения 95 90 85
Отходы обогащения цветных металлов 5 10 15

После формования образцы и плитки подвергают сушке в сушильном шкафу при 110°C. Обжиг производят в камерной высокотемпературной электропечи (ПВК-1,4-17) при температурах 1050, 1100 и 1150°C. Выдержка при конечной температуре составляет 30 мин. Скорость нагрева печи - 10°C/мин, охлаждение в печи.

Физико-механические свойства плиток приведены в таблице 3.

Из приведенных таблиц следует, что использование изобретения позволяет получать керамические изделия с высокими физико-механическими свойствами из малокомпонентных масс с использованием отходов обогащения цветных металлов. При этом технический результат заключается в повышении прочности, снижении водопоглощения и обеспечении низкой огневой усадки. Получение указанного технического результата достигается тем, что керамическая масса, включающая глину, содержит в качестве отощителя, плавня и катализатора кристаллизации отходы обогащения цветных металлов с содержанием в их составе CaCO3 и CaSO4, которые при нагревании свыше 850°C разлагаются и обеспечивают содержание окиси кальция CaO 34,0-38,0%, являющееся оптимальным. При этом указанные отходы влияют на физико-химические процессы, происходящие в керамических массах при обжиге, и обеспечивают интенсификацию твердофазового процесса спекания за счет высокой дисперсности отходов и активной формы оксида кальция.

Таблица 3
№ состава Температура обжига, °C Огневая усадка, % Водопоглощение, % Прочность при сжатии, МПа
1050 2,8 12,3 25,5
1 1100 3,4 11,5 26,5
1150 5,4 9,6 30,0
1050 3,25 8,4 20,5
2 1100 3,96 21,0
1150 6,4 7,3 26,2
1050 4,0 8,2 19,0
3 1100 4,5 7,7 22,6
1150 8,5 6,8 38,2
Прототип 1050 0,8-1,8 17,1-25,6 11,4-19,3

Рентгенограммы, снятые с образцов, обожженных при разных температурах, показали, что начиная с 850°C идут твердофазовые реакции с образованием новых кристаллических соединений - анортита (CaO·Al2O3·2SiO2), а также волластонита (CaO-SiO2) с введением более 10% отходов. При обжиге свыше 1050°C формируется и муллит (3Al2O3·2SiO2). Образование кальциевых соединений обуславливает снижение усадки, а сочетание кристаллической фазы с жидкой, которая появляется за счет плавления легкоплавких эвтетик, приводит к обеспечению высоких прочностных свойств. Введение в состав керамической массы отходов в количестве менее 5% приводит к высокому водопоглощению за счет недостаточной температуры обжига, обеспечивающей спекание керамического черепка, а свыше 15% - к снижению прочностных характеристик за счет начала процесса вспучивания керамической массы и ухудшению внешнего вида.

Преимущество предлагаемой керамической массы для изготовления строительных изделий заключается в повышении прочности изделий, снижении водопоглощения, сокращении количества компонентов состава, расширении сырьевой базы и утилизации отходов обогащения цветных металлов.

Керамическая масса для изготовления строительных изделий, включающая глину, отощитель, плавень и катализатор кристаллизации, отличающаяся тем, что содержит используемые в качестве отощителя, плавня и катализатора кристаллизации отходы обогащения цветных металлов с содержанием в их составе СаСО3 и CaSO4, которые при разложении в процессе нагревания обеспечивают содержание СаО в количестве 34,0-38,0%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

глина 85-95
отходы обогащения цветных металлов 5-15



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. .
Изобретение относится к области технологии, силикатов и касается составов масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. .
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки, изделий бытовой керамики. .
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки, изделий бытовой керамики. .
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления изделий хозяйственно-бытового назначения.
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. .
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления изделий хозяйственно-бытового назначения.
Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения легковесного кирпича. .
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы преимущественно для изготовления облицовочной плитки
Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения легковесного кирпича
Изобретение относится к составам сырьевых смесей для изготовления керамзита, который может быть использован в качестве легкого и прочного заполнителя для бетонов
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления изделий хозяйственно-бытового и декоративно-художественного назначения
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления фасадной плитки
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления изделий хозяйственно-бытового и декоративно-художественного назначения, облицовочной плитки и другого
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления фасадной плитки
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления санитарно-технических изделий
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов керамических масс для производства кирпича, черепицы
Наверх