Керамическая масса

Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к керамическим массам для производства керамогранита технического назначения. Техническим результатом изобретения является снижение температуры обжига изделий. Керамическая масса содержит огнеупорную глину, полевой шпат, кварцевый песок и каолин-сырец Полетаевского месторождения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина огнеупорная - 28-30; полевой шпат - 41-44; кварцевый песок - 3-5; каолин-сырец Полетаевского месторождения - 23-26. 1 табл.

 

Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к керамическим массам для производства керамогранита технического назначения.

Керамогранит технического назначения характеризуется спекшимся черепком и водопоглощением менее 0,1%.

Известна масса для получения керамических изделий (патент РФ №2162830, МКИ С04В 33/24), включающая в себя, мас.%: каолин 40-42; глина беложгущаяся 9,5-10; кварцевый песок 0,1-13; пегматит 24-25; глинозем 0,1-2; бой фарфоровых изделий 6-7; кварцевый концентрат 3-17,5.

Недостатком данной керамической массы является сложность ее приготовления вследствие многокомпонентности.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является керамическая масса фирмы SACMI, описанная в открытом Руководстве: «From technology through machinery to kilns for SACMI tile. Technological notes on the manufacture of ceramic tiles», 1986, с.VI-12. В состав указанной керамической массы входят следующие компоненты: глина - 20-40 мас.%, полевой шпат 20-40 мас.%, кварцевый песок - 0-10 мас.% и обогащенный каолин - 10-15 мас.%.

Недостатками данного состава являются: высокая себестоимость состава вследствие высокого содержания дорогого обогащенного каолина, а также высокая энергоемкость процесса получения готового изделия вследствие высокой температуры обжига (1215-1220°С).

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является снижение себестоимости керамической массы и готовых изделий из нее, а также снижение энергоемкости процесса получения готовых изделий за счет применения более доступных и дешевых составляющих компонентов, которые одновременно позволяют снизить температуру обжига.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая керамическая масса для изготовления керамического гранита содержит в своем составе, мас.%: каолин-сырец Полетаевского месторождения 23-26; глину огнеупорную 28-30; полевой шпат 41-44; песок 3-5.

Применение необогащенного каолина-сырца Полетаевского месторождения с пониженным содержанием щелочных оксидов, а также плавня - полевого шпата обеспечивает снижение температуры обжига.

Как известно, каолин-сырец Полетаевского месторождения обладает пониженным содержанием щелочных оксидов (К₂О, Na₂O), что способствует уменьшению вязкости жидкой фазы и увеличивает ее количество, что в свою очередь ускоряет диффузионные процессы и повышает скорость спекания массы при более низких температурах.

Уменьшение содержания каолина-сырца Полетаевского месторождения менее 23 мас.% требует увеличения содержания кварцевого песка и введения обогащенного каолина, что приведет к увеличению температуры обжига смеси. При увеличении содержания указанного каолина-сырца более 26 мас.% произойдет увеличение содержания свободного кварца и стеклофазы в обожженной массе, что снизит качество готового изделия вследствие повышения вероятности деформации и растрескивания плитки при обжиге.

Испытания различных по составу керамических масс по ГОСТ 6787-2001 на водопоглощение, морозостойкость, механическую прочность, истираемость представлены в таблице.

Анализ приведенных в таблице результатов свидетельствует о том, что заявленный в настоящем изобретении состав керамической массы имеет более низкую температуру обжига по сравнению с прототипом. При этом сохраняются основные технические характеристики материала. Снижение температуры обжига позволяет снизить затраты на энергоресурсы.

Учитывая, что стоимость каолина-сырца Полетаевского месторождения в 5-6 раз меньше стоимости обогащенного каолина, заявленная керамическая смесь имеет более низкую себестоимость.

Таким образом, снижение себестоимости готовой продукции из заявленной керамической массы обусловлено использованием более дешевого каолина-сырца Полетаевского месторождения и уменьшением расхода топливо-энергетических ресурсов в связи со снижением температуры обжига изделий. Кроме того, предложенный состав сырьевых компонентов не требует включения дополнительных добавок, что исключает многокомпонентность керамической массы и упрощает технологию получения готовых изделий, что также позволяет снизить себестоимость получения готовых изделий.

Пример конкретного осуществления.

Для приготовления керамической массы использовался каолин-сырец Полетаевского месторождения по ТУ №5729-001-21560370 со следующим химическим составом: SiO₂-65%; Al₂O₃-23%; TiO₂-0,47%; Fe₂O₃-0,8%; FeO-0,18%; CaO-0,3%; MgO-0,3%; K₂O-1,65%; Na₂O-0,8%; SO₃ п.п.п.-7,5%.

Глина огнеупорная украинская Веско-Керамик по ТУ У 322-7-00190503-14598 Полевой шпат вишневогорский по ТУ 5726-036-00193861-96

Кварцевый песок Галяминского месторождения (Челябинская область) http://tfgi74.ru/lit_catalog/3452/.

Подготовку массы производят совместным тонким мокрым помолом сырьевых компонентов в шаровой мельнице до остатка 0,95-1,0% на сите №0063. Влажность шликера 35-36%, текучесть достигается добавлением стандартного разжижителя триполифосфата натрия 0,25%. Готовый шликер под давлением 30 атм подается на сушку в атомизатор, где происходит испарение воды и образование гранул пресспорошка влажностью 5-6%. Выдержанный в течение суток порошок подается на гидравлический пресс, обеспечивающий давление прессования 350-450 кг/см². Отпрессованная плитка поступает в сушилку карусельного типа, где сушится до остаточной влажности 0,5%. Затем плитка поступает на обжиг. При движении по глазуровочному конвейеру на лицевую и тыльную поверхности плитки наносят защитное покрытие. Обжиг плитки производят в роликовой газопламенной туннельной печи при максимальной температуре 1200°C. После обжига образцы плитки испытывали по ГОСТ 6787-2001 на водопоглощение, морозостойкость, механическую прочность, истираемость. Результаты представлены в таблице.

Анализ приведенных в таблице результатов свидетельствует о том, что заявленный в настоящем изобретении состав керамической массы имеет более низкую температуру обжига по сравнению с прототипом. При этом сохраняются основные технические характеристики материала. Снижение температуры обжига позволяет снизить затраты на энергоресурсы.

Учитывая, что стоимость каолина-сырца Полетаевского месторождения в 2-3 раза меньше стоимости обогащенного каолина, заявленная керамическая смесь имеет более низкую себестоимость.

	Таблица.
Состав керамической массы, масс.%		Температура обжига, °С	Водопоглощение, менее %	Морозостойкость, Кол-во циклов	Механическая прочность, МПа	Истираемость г/см3
Прототип:
Глина огнеупорная	35
Песок	10	1215	0,1	Более 100	Не менее 40	0,018
Каолин обогащенный	15
Полевой шпат	40
Заявленные массы:
Глина огнеупорная	28
Песок кварцевый	5	1200	0,1	Более 100	Не менее 40	0,018
Каолин-сырец Полета-
евского месторожд.	23
Полевой шпат	44
Глина огнеупорная	30
Песок кварцевый	3
Каолин-сырец Полета-		1200	0,1	Более 100	Не менее 40	0,018
евского месторожд.	26
Полевой шпат	41
Глина огнеупорная	29
Песок кварцевый	4
Каолин-сырец Полета-
евского месторожд.	24,5	1200	0,1	Более 100	Не менее 40	0,018
Полевой шпат	42,5

Керамическая масса, содержащая огнеупорную глину, полевой шпат, кварцевый песок, отличающаяся тем, что в массе используется каолин-сырец Полетаевского месторождения при следующем соотношении компонентов, мас.%:

глина огнеупорная	28-30
полевой шпат	41-44
кварцевый песок	3-5
каолин-сырец Полетаевского месторождения	23-26