Керамическая масса
Владельцы патента RU 2491249:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве керамических облицовочных материалов. Техническим результатом является повышение прочности при изгибе изделий. Керамическая масса содержит бентонит, отходы литейного производства, стеклобой и пластифицирующую добавку в виде сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства с рН 9-10 при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %: бентонит - 10-21; отходы литейного производства - 59-63,5; стеклобой - 19,5-25,5; сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита алюминиевого производства - 0,5-1,0. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве керамических облицовочных материалов.
Известна керамическая масса для изготовления облицовочной плитки, содержащая глину (10-20 мас. %), стеклобой (5-6 мас. %), отработанную формовочную смесь литейного производства (55-65 мас. %), жженую известь (5-6 мас. %), мел (5-6 масс. %), жидкое стекло (5-12 мас. %) (пат. №2304125, МПК С04В 33/132, от 05.04.2006, опубл. 10.08.2007 г.).
Недостатком известного состава является низкая прочность при изгибе (30-35 МПа).
Также известна сырьевая смесь для изготовления керамических стеновых материалов, содержащая глину, кварцевый песок и суперпластификатор МБ-1 в количестве 0,8-1,0 мас. % (пат. №2389705, МПК С04В 33/13, от 29.12.2008, опубл. 20.05.2010 г.). Введение суперпластификатора МБ-1 позволяет в значительной степени снизить внутреннее и внешнее трение и, как следствие, достичь максимальной равноплотности при повышении плотности изделия и улучшении эстетических свойств изделий. Недостатком известной керамической массы являются низкие значения прочности, при этом требуется применять в составе масс дорогостоящий пластификатор МБ-1.
Наиболее близким к заявляемому составу является керамическая масса для производства облицовочных плиток. Керамическая масса содержит компоненты в следующих соотношениях (мас. %):
| бентонит | 10-15 |
| отработанная формовочная смесь | |
| литейного производства | 40-45 |
| шламы газоочистки литейного производства | 17-20 |
| бой литейных керамических форм | 3-5 |
| стеклобой | 20-25 |
(пат. №2422399, МПК С04В 33/132, от 05.02.2010, опубл.27.06.2011 г.).
Недостатком наиболее близкой к заявляемому известной керамической массы является использование в ней значительного количества непластичного материала (80-85 мас. %) и, как следствие, невозможность дополнительно повысить прочность при изгибе облицовочной керамической плитки.
Задачей предлагаемой керамической массы является получение облицовочных керамических материалов с существенно более высокой прочностью при изгибе.
Достигается это тем, что керамическая масса, содержащая бентонит, отходы литейного производства и стеклобой, дополнительно содержит пластифицирующую добавку в виде сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства с рН 9-10 при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %:
| бентонит | 10-21 |
| отходы литейного производства | 59-63,5 |
| стеклобой | 19,5-25,5 |
| сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита | |
| алюминиевого производства | 0,5-1,0 |
при этом отходы литейного производства содержат отработанную формовочную смесь литейного производства, шламы газоочистки литейного производства и бой литейных керамических форм в соотношении соответственно (4-3,5):(1,7-2,0):(0,3-0,5).
Сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита алюминиевого производства характеризуются следующим химическим составом (г/л): NaF - 20,40; Nа2СО3 - 29,68; NаНСО3 - 35,28; Na2SО4 - 56,80. Данные отходы являются сильными электролитами- рН 1% раствора равен 9-10, что позволило определить воздействие растворов данных добавок на сорбированный комплекс глинистых частиц бентонита, приводя последние к пептизации и, следовательно к пластификации керамических масс с высоким содержанием непластичного материала. Дополнительная пластификация керамической массы с вводом сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства обеспечивает существенное повышение физико-механических свойств, в частности, прочности при изгибе обожженных образцов. Керамическая масса для облицовочной плитки реализуется следующим образом. Компоненты керамической массы в соответствии с заявляемым составом измельчаются в шаровых мельницах мокрого помола до остатка на сите №0063 2-4%. Далее смесь подвергается сушке в распылительных сушилках до остаточной влажности 6-7%. Высушенная смесь прессуется при удельном давлении прессования 30 МПа, подвергается скоростному обжигу при температуре 950-980°С. Составы заявляемой керамической массы для облицовочной плитки при различном содержании сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита, а также показатель прочности при изгибе в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.
Анализ данных табл.1 свидетельствует о преимуществе заявляемого состава в сравнении с прототипом в части достижения более высоких значений прочности при изгибе. При этом максимальные показатели прочности соответствуют оптимальному содержанию растворов регенерации 0,5-1,0 мас. %. Превышение содержания растворов регенерации выше заявляемых пределов приводит, к излишнему разжижению керамической массы и, как следствие, к снижению прочности при изгибе обожженных образцов. Содержание растворов ниже заявляемых хоть и приводит к некоторому повышению прочности при изгибе в сравнении с прототипом, но в недостаточной степени.
| Таблица 1 | ||||||||
| Компоненты керамической массы | Состав, мас. % | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Прототип | |
| Бентонит | 24 | 23 | 21 | 17 | 10 | 8 | 7 | 10-15 |
| Отходы литейного производства | 57,0 | 58,0 | 59,0 | 62,0 | 63,5 | 63,8 | 64,6 | 45 |
| Стеклобой | 18,7 | 18,6 | 19,5 | 20,0 | 25,5 | 27,0 | 27,0 | 20-25 |
| Сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | |
| Прочность при изгибе, МПа | 82 | 88 | 92 | 96 | 93 | 77 | 75 | 76-78 |
В таблице 2 приведены сведения о прочности при изгибе обожженных керамических масс при различном рН по примеру состава 4 из таблицы 1. Анализ данных таблицы 2 свидетельствует об оптимальности водородного показателя в диапазоне рН 9-10. В таблице 3 приведены показатели прочности при изгибе обожженных керамических масс, по примеру соответствующих составу 3, 4 (из таблицы 1) при различном соотношении компонентов отходов литейного производства при содержании сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита в оптимальных пределах 0,5-1,0 мас. %. Анализ данных таблицы 3 свидетельствует об оптимальности соотношений компонентов отходов литейного производства в заявляемых пределах (4-3,5):(1,7-2,0): (0,3-0,5).
| Таблица 2 | ||||
| Состав по примеру 4 табл.1 | Водородный показатель рН | |||
| 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 4 | 86 | 96 | 95 | 90 |
1. Керамическая масса, содержащая бентонит, отходы литейного производства и стеклобой, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пластифицирующую добавку в виде сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства с рН 9-10 при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %:
| бентонит | 10-21 |
| отходы литейного производства | 59-63,5 |
| стеклобой | 19,5-25,5 |
| сбрасываемые растворы регенерации | |
| вторичного криолита алюминиевого производства | 0,5-1,0 |
2. Керамическая масса по п. 1, отличающаяся тем, что отходы литейного производства содержат отработанную формовочную смесь литейного производства, шламы газоочистки литейного производства и бой литейных керамических форм в соотношении соответственно (4-3,5):(1,7-2,0):(0,3-0,5).
