Керамическая масса для изготовления керамического гранита
Владельцы патента RU 2494067:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (RU)
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 для изготовления керамического гранита содержит глину огнеупорную Нижнеувельского месторождения, глину украинскую Веско-Керамик, полевой шпат, кварцевый песок и каолин-сырец Полетаевского месторождения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина огнеупорная украинская Веско-Керамик - 18-20; глина огнеупорная Нижнеувельского месторождения - 8-10; 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 температура обжига (1215-1220°C).
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; глина огнеупорная украинская 18-20; глина огнеупорная Нижнеувельская 8-10; полевой шпат 41-44; песок 3-5.
Применение необогащенного каолина-сырца Полетаевского месторождения с повышенным содержанием щелочных оксидов, а также плавня - полевого шпата обеспечивает снижение температуры обжига.
Как известно, каолин-сырец Полетаевского месторождения обладает повышенным содержанием щелочных оксидов (K2O, 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 увеличиния содержание кварцевого песка и введение 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.
При содержании более дешевой огнеупорной глины Нижнеувельской менее 8% доля влияния на стоимость массы минимальна, кроме того, наблюдается нестабильная работа весового оборудования (исследования проводились на предприятии «Уральский Гранит», г.Снежинск Челябинской области). При ее содержании более 10% наблюдается ухудшение параметров помола, выраженное в увеличении влажности и вязкости шликера, увеличение водопоглощения материала до 0,8%, а также окрашивание черепка в грязно-серый цвет.
Испытания различных по составу керамических масс по ГОСТ 6787-2001 на водопоглощение, морозостойкость, механическую прочность, истираемость, а также влияние состава массы на цвет черепка 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 и эстетические 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, а стоимость глины Нижнеувельской - в 2-3 раза меньше глины украинской, - 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 топливно-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%; Fe-O3 - 0,8%; FeO - 0,18%; СаO - 0,3%; MgO - 0,3%; K2O - l,65%; Na2O - 0,8%; п.п.п. - 7,5%.
Глина огнеупорная Нижнеувельского месторождения по ТУ №14-8-336-80 со следующим химическим составом: SiO2 - 65,2%; Al2O3 - 20,1%; TiO2 - 1,1%; Fe2O3 - 2,2%; СаO - 1,4%; MgO - 0,6%; K2O - 1,7%; Na2O - 2,6%; п.п.п. - 6,0%.
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 пресс-порошка 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 | ||||||
| Керамическая масса для изготовления керамического гранита | ||||||
| Темпе-ратура обжига, °С | Водопоглоще-ние, кол-во циклов | Морозостой-кость, кол-во циклов | Механи-ческая прочность, МПа | Истира-емость, г/с м3 | Цвет черепка | |
| Прототип: | ||||||
| Глина огнеупорная 35 | ||||||
| Песок 10 | 1215 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | Светло-серый |
| Каолин обогащенный 15 | ||||||
| Полевой шпат 40 | ||||||
| Заявленные массы: | ||||||
| Глина огнеупорная | ||||||
| украинская 18 | ||||||
| Глина огнеупорная | ||||||
| Нижнеувельская 10 | 1200 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | Светло-серый |
| Песок кварцевый 5 | ||||||
| Каолин-сырец Полетаевского месторожд. 23 | ||||||
| Полевой шпат 44 | ||||||
| Глина огнеупорная | ||||||
| украинская 20 | ||||||
| Глина огнеупорная | ||||||
| Нижнеувельская 8 | 1200 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | Светло-серый |
| Песок кварцевый 3 | ||||||
| Каолин-сырец Полетаевского месторожд. 26 | ||||||
| Полевой шпат 43 | ||||||
| Глина огнеупорная | ||||||
| украинская 20 | ||||||
| Глина огнеупорная | ||||||
| Нижнеувельская 9 | 1200 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | Светло-серый |
| Песок кварцевый 4 | ||||||
| Каолин-сырец Полетаевского месторожд. 24,5 | ||||||
| Полевой шпат 42,5 |
Керамическая масса для изготовления керамического гранита, содержащая огнеупорную глину, полевой шпат, кварцевый песок, отличающаяся тем, что указанная масса в качестве огнеупорной глины содержит глину огнеупорную Нижнеувельского месторождения и глину украинскую Веско-Керамик, а также дополнительно содержит каолин-сырец Полетаевского месторождения, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
глина огнеупорная украинская Веско-Керамик - 18-20;
глина огнеупорная Нижнеувельского месторождения - 8-10;
полевой шпат - 41-44;
кварцевый песок - 3-5;
каолин-сырец Полетаевского месторождения - 23-26.
