Керамическая масса и способ изготовления керамических изделий на ее основе

Авторы патента:

Закарлюка Сергей Геннадьевич (RU)

Евченко Анастасия Андреевна (RU)

Яценко Наталья Дмитриевна (RU)

C04B33/04 - глина; каолин

Владельцы патента RU 2514030:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)

Изобретение относится к производству керамических изделий строительного назначения и может быть использовано в технологии изготовления кирпича, черепицы. Керамическая масса для изготовления строительных керамических изделий включает глину с содержанием Fе₂O₃>4%, природный песок и вулканический пепел при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 70-90; песок 5-15; вулканический пепел 5-15. Способ изготовления строительных керамических изделий из керамической массы включает приготовление сырьевой смеси, формование изделий, скоростную сушку и обжиг. Технический результат заключается в создании керамической массы, позволяющей обеспечить снижение себестоимости керамических изделий, за счет применения технологии скоростной сушки. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов на основе высокочувствительного к сушке глинистого сырья с использованием скоростной сушки.

Известна керамическая масса (Пат. РФ №2422398, МПК С04В 33/132), содержащая глину, цементную пыль, молотый стеклобой и тальк при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 85,0-89,5; цементная пыль 0,5-1,0; молотый стеклобой 4,0-6,0; тальк 6,0-8,0.

Недостатками данного изобретения являются: многокомпонентность массы, сложность гомогенизации сырьевой смеси, дополнительные энергозатраты на размол стеклобоя и талька.

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса (Пат. РФ №2430054, МПК С04В 33/00), содержащая, мас.%: глину 74,5-84,5; измельченный брак кирпича после сушки 0,1-1,0; вулканический пепел 15,0-25,0.

Недостатком данного изобретения является необходимость использования традиционных режимов сушки, повышающих энергозатраты на производство.

Известен способ изготовления керамических изделий (Пат. РФ №2204541 МПК С04В 33/00), включающий измельчение глиняного сырья, введение дегидратированной глины и древесных опилок, формование, сушку, обжиг. В способе используют глину Юмагузинского месторождения с химическим составом, мас.%: SiO₂ 55,12; Al₂O₃ 12,83; Fe₂O₃ 4,75; CaO 6,02; MgO 1,91; SO₃ 0,050. Компоненты берут в следующих соотношениях, мас.%: глина 65-70; дегидратированная глина 12-25; опилки 10-20. Обжиг осуществляют в интервале температур 980-1050°С, при этом нагрев и охлаждение осуществляют со скоростью 70-95°С/ч.

Недостатком данного изобретения является необходимость подготовки дегидратированной глины, что значительно усложняет технологический процесс.

Известен способ изготовления керамических изделий (Пат. РФ №2235080 МПК С04В 33/02, С04В 33/00), включающий приготовление отощающей добавки на основе золы от сжигания промышленных и бытовых сточных вод, смешивание ее с глиной до состава, в %: глина 90-75, зола 10-25, формование заготовок, сушку и обжиг, при этом приготовление отощающей добавки ведут путем отбора 30-60% от общего объема глины, ввода ее в золу и принудительно динамического контакта глины и золы в течение 5-30 мин при соотношении глины и золы от 2,7:1 до 1,2:1.

Недостатком данного изобретения является необходимость введения дополнительной операции приготовления отощающей добавки.

Задачей предлагаемого изобретения является использование керамической массы, позволяющей обеспечить снижение себестоимости керамических изделий за счет применения технологии скоростной сушки.

Вулканический пепел, используемый для расширения сырьевой базы и снижения себестоимости готовой продукции, оказывает отощающее воздействие на глину и способствует интенсификации процессов спекания за счет содержания в значительном количестве активного аморфного кремнезема и щелочных оксидов. Применение скоростной сушки не только способствует снижению энергозатрат на производство продукции, но и позволяет использовать высокочувствительное к сушке каолинито-монтмориллонитовое глинистое сырье, поведение которого в условиях скоростной сушки отличается от традиционных технологий.

Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что предлагаемая керамическая масса для изготовления кирпича и черепицы содержит в своем составе, мас.%: глина 70-90; кварцевый песок 5-15; вулканический пепел 5-15, а сушку полуфабриката проводят скоростным способом при нагреве со скоростью 3°С/мин до температуры 150-200°С, в течение 4-8 часов.

Приготовление керамической массы производят путем грубого помола сырьевых компонентов, химический состав которых приведен в табл.1, смешивания, тонкого помола и гомогенизации. Керамические изделия формуются пластическим формованием. Затем полуфабрикат подвергают скоростной сушке при температуре 150-200°С со скоростью набора температуры 3°С/мин. Время сушки зависит от габаритов изделия и составляет от 4 до 8 часов. Обжиг высушенного полуфабриката производится при температуре 1050°С.

Керамические изделия изготавливали следующим образом. Для подготовки массы, шихтовой состав которой приведен в табл.2, песок в количестве 10% и вулканический пепел в количестве 10%, прошедшие через виброгрохот, поступают на камневыделительные вальцы вместе с глиной в количестве 80%, подвергшейся разрыхлению и магнитной сепарации. Затем производится их смешивание в двухвальном смесителе и совместный помол на валковой дробилке. Далее после вылеживания в течение суток шихта поступает на вальцы тонкого помола, затем подается в двухвальный смеситель с пароувлажнением, где окончательно гомогенизируется и доувлажняется до формовочной влажности. Масса, прошедшая через глинорастиратель, формуется на шнековом вакуум-прессе, разрезается и приобретает конечную форму (при изготовлении черепицы) на допрессовочном прессе. Отформованные изделия сушат при температуре 150-200°С со скоростью 3°С/мин до конечной влажности не более 2% и обжигают при температуре 1050°С. Свойства обожженных изделий приведены в табл.3.

Составы 1, 2 выполнены при оптимальных параметрах предлагаемого технического решения, составы 3, 4 - с запредельными параметрами предлагаемого технического решения.

Таблица 1
Наименование материала	Содержание, мас.%
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	С_орг.	SO₃	ППП	∑
Глина	64,56	22,78	4,49	-	0,46	0,46	-	-	1,43	-	8,87	100,00
Песок	97,46	1,68	0,30	-	0,38	0,38	-	-	-	-	-	100,00
Пепел	65,25	17,00	1,45	1,45	4,00	4,00	3,00	3,70	-	0,10	2,75	100,00

Таблица 2
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%, в составах
1	2	3	4
Глина	80,0	70,0	60,0	95,0
Кварцевый песок	10,0	15,0	20,0	2,5
Вулканический пепел	10,0	15,0	20,0	2,5

Таблица 3
Показатели	Показатели для изделий, изготовленных из массы состава
1	2	3	4
Пластичность, %	13	12	8	17
Связующая способность, МПа	1,2	1,1	0,8	1,4
Чувствительность к сушке, с	105	118	130	85
Прочность на сжатие, МПа	32	24	16	26
Воздушная усадка, %	6,3	4,1	3,0	7,2
Огневая усадка, %	1,4	1,2	1,1	1,8
Водопроницаемость	Водонепроницаем	Водонепроницаем	Водопроницаем	Водонепроницаем
Морозостойкость	Более 25 циклов	Более 25 циклов	Менее 25 циклов	Более 25 циклов
Масса 1 м² покрытия, кг	24,3	21,0	20,1	25,7

Из таблицы 3 видно, что только использование составов масс в указанном в способе диапазоне, позволяет получать керамические изделия, отвечающие всем требованиям. Уменьшение соотношения глины к песку и вулканическому пеплу приводит к значительному снижению прочности и морозостойкости готовых изделий, а увеличение этого соотношения не позволяет получить керамическую массу, менее чувствительную к сушке, что делает невозможным применение скоростных режимов сушки.

1. Керамическая масса, содержащая глину, вулканический пепел, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глина	70-90
Вулканический пепел	5-15
Кварцевый песок	5-15

2. Способ изготовления керамических изделий из керамической массы по п.1, включающий приготовление сырьевой смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что сушку полуфабриката проводят скоростным способом при нагреве со скоростью 3°С/мин до температуры 150-200°С, в течение 4-8 часов.

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления облицовочной плитки.

Сырьевая смесь для изготовления облицовочной плитки // 2513224

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. Технический результат заключается в повышении морозостойкости изделий.

Керамическая масса для изготовления напольной плитки // 2510375

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления напольной плитки. Керамическая масса для изготовления напольной плитки включает, мас.%: глина 39,0-43,0; пегматит 26,0-28,0; андезит 10,0-12,0; тальк 12,0-14,0; сподумен 7,0-9,0.

Сырьевая смесь для изготовления строительных и теплоизоляционных материалов // 2505507

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам сырьевых смесей для изготовления строительных и теплоизоляционных материалов.

Керамическая масса // 2505506

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления изделий декоративно-художественного назначения. Керамическая масса содержит, вес.ч.: каолин 500-550; жженая охра 100-125; перекись марганца 25-50; тальк 250-275.

Сырьевая смесь для изготовления плитки // 2501765

Изобретение относится к составам сырьевых смесей для изготовления плитки, предназначенной для наружной облицовки зданий. Сырьевая смесь для изготовления плитки включает, мас.%: суглинок 68,4-72,4; золошлаковый отход ТЭС 13,0-15,0; хлорид натрия 0,7-1,0; древесные опилки 0,4-0,6; карбоксиметилцеллюлоза 0,2-0,3; измельченный стеклобой 13,0-15,0.

Керамическая масса // 2501764

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс для производства керамического кирпича. Керамическая масса содержит, мас.%: лессовидный суглинок 81,7-84,3; угольная мелочь 1,5-2,5; зола-унос ТЭС 11,0-13,0; кремнегель 0,8-1,2; каолин 0,8-1,2; бентонит 0,8-1,2.

Сырьевая смесь для изготовления плитки // 2501763

Изобретение относится к составам сырьевых смесей для изготовления плитки, предназначенной для наружной облицовки зданий. Сырьевая смесь для изготовления плитки включает, мас.%: суглинок 80,7-83,4; полуводный гипс 0,1-0,2; золошлаковый отход ТЭС 13,0-15,0; хлорид натрия 0,1-0,2; древесные опилки 0,2-0,3; каолин 3,0-4,0.

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий // 2500645

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам сырьевых смесей для изготовления строительных изделий: кирпича, блоков. Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий включает, мас.%: глина 49,9-53,7; древесные опилки 0,1-0,3; измельченное стекловолокно 30,0-36,0; маршалит 14,0-16,0.

Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки // 2498956

Композиция и способ приготовления сверхлегкого керамического расклинивающего наполнителя // 2540695

Изобретение относится к расклинивающему наполнителю и его использованию при гидроразрыве для добычи нефти и газа. Сверхлегкий расклинивающий наполнитель приготовлен из смеси сырьевых материалов, содержащей фарфоровую глину, гончарную глину и каолин и/или кремнистую глину, где содержание, вес.%: фарфоровой глины 5-85, каолина и/или кремнистой глины 5-85, гончарной глины 5-30. Сверхлегкий расклинивающий наполнитель с кажущимся удельным весом от 2,10 г/см3 до 2,55 г/см3 и объемной плотностью от 1,30 г/см3 до 1,50 г/см3 приготовлен из смеси природных глин, содержащей фарфоровую глину, гончарную глину и по меньшей мере каолин или кремнистую глину, где содержание глинозема 5,5-35%. В способе приготовления указанного выше наполнителя высокой прочности расклинивающего наполнителя достигают регулированием времени обжига в пределах 75-960 минут и температуры обжига от 1150°C до 1380°C. Спеченная сферическая гранула, приготовленная из смеси сырьевых материалов, содержащей фарфоровую глину, гончарную глину и по меньшей мере каолин или кремнистую глину, имеющая по существу округлую и сферическую форму, характеризуется коэффициентом Крумбейна, по меньшей мере, 0,8 при содержании глинозема в ней 5,5-35%. В способе гидроразрыва подземного пласта нагнетают в пласт гидравлическую текучую среду с расходом и давлением, достаточными для раскрытия разрыва в пласте, и нагнетают в разрыв текучую среду, содержащую указанный выше наполнитель. Технический результат - повышение прочности расклинивающего наполнителя и его проводимости. 5 н. и 24 з.п. ф-лы, 13 табл., 5 пр.

Керамическая масса для изготовления фасадной плитки // 2552423

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления фасадной плитки. Керамическая масса для изготовления фасадной плитки включает, мас.%: каолин 72,5-73,0; бентонит 2,0-2,5; фосфорит 6,0-7,5; циркон 14,0-16,0; муллит 3,0-3,5. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости фасадной плитки, полученной из керамической плитки. Морозостойкость составляет 100 циклов. Изделия сушат до влажности 1-6% и при температуре 1260-1280°C проводят обжиг. Затем на поверхность изделий наносят (напыление, полив) слой цветной глазури и при температуре 950-1000°C проводят второй обжиг. 1 табл.

Способ отбеливания каолина // 2582164

Изобретение относится к керамической промышленности, в особенности к способам отбеливания каолина, содержащего примеси железа, придающие ему окраску, применяемого в производстве керамических изделий. Технический результат изобретения - повышение белизны и снижение желтизны каолина за счет интенсификации редукции Fe(III) с образованием новых Fe(II)-соединений и наиболее полного их удаления при последующей обработке каолина. Указанный результат достигается отбеливанием глиносодержащего керамического сырья путем его обезжелезнения, предусматривающего приготовление суспензии каолина, введение в нее питательной среды, активирующей естественную микрофлору и выдержку суспензии во времени при постоянном температурном режиме, последующую магнитную сепарацию и химическую обработку полученного остатка промыванием раствором щавелевокислого аммония. Согласно предлагаемому техническому решению, интенсифицируют биоредукцию Fe(III) путем введения совместно с питательной средой инокулята в виде адаптированного к природе каолина активного ценоза аэробных и анаэробных бактерий с продуктами их жизнедеятельности и Fe(II)-соединениями, предварительно полученного в отдельно взятом объеме суспензии каолина. Объемное соотношение вводимого инокулята и суспензии каолина составляет 1:4÷8 соответственно при содержании питательной среды в количестве 1,0÷2,5 мас. % относительно массы сухого каолина, температурный режим выдержки суспензии во времени составляет 20÷30°C с поддержанием его до установления значений редокс-потенциала ре от -0,5 до -2,0 при pH 7,0±1,0, а последующую химическую обработку суспензии проводят при промывном режиме перед проведением магнитной сепарации. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ изготовления высокотемпературной теплоизоляции // 2588503

Изобретение относится к строительству, а именно к производству огнеупорных изделий для высокотемпературной теплоизоляции с повышенными физико-техническими свойствами по скоростной энергоэффективной технологии. Композицию для изготовления теплоизоляционных изделий, включающую огнеупорную глину, зерна пшена и воду, 40-50%-ной влажности заливают в жёсткую герметичную форму и подвергают электропрогреву до температуры 55°С. После распалубки сырец сушат и обжигают при 1300°С. Технический результат изобретения - повышение механической прочности сырца. 2 табл.

Способ получения активированного порошкообразного бентонита // 2595125

Изобретение относится к технологии получения порошка активированного бентонита, который используется в бурении, металлургии, строительстве, процессах адсорбции и катализа. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности, а также сокращение продолжительности процесса активации за счет сокращения используемого оборудования в производстве активированного порошкообразного бентонита. В предлагаемом способе после измельчения в валковой дробилке при комнатной температуре бентонит сначала переводят в пропеллерную мешалку при заданном соотношении глина-вода и интенсивно перемешивают в течение одного часа до получения однородной суспензии, а затем в полученную суспензию добавляют Na2CO3 в количестве 1,5-2% от массы бентонита и перемешивают еще 30 мин. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность и упростить технологию получения активированного порошкообразного бентонита, а также сократить продолжительность процесса активации. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Сырьевая смесь для производства керамзита // 2609781

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается производства пористых заполнителей. Сырьевая смесь для производства керамзита содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 68,5-74,0, воду 21,0-25,0, каолин 1,0-1,5, пегматит 3,5-4,0, метилсиликонат натрия или этилсиликонат натрия 0,5-1,0. Технический результат – повышение прочности керамзита, полученного из сырьевой смеси. 1 табл.

Способ утилизации кальциевых и/или бариевых пластичных смазок // 2610481

Способ относится к утилизации нефтепродуктов и может быть использован в организациях, применяющих пластичные смазки или осуществляющих их складское хранение и переработку. Технический результат заключается в устранении высолов, повышении качества керамических строительных материалов. Подлежащие утилизации индивидуальные пластичные смазки либо их смеси объединяют, перемешивают до однородной массы и вводят в качестве добавки в глиносодержащую шихту для производства керамических строительных материалов в суммарном количестве не более 7,0% мас., при этом количество вводимых кальциевых смазок не должно превышать 6,0%, а бариевых смазок - 5,5% мас. в пересчете на сухую глину. При производстве облицовочных керамических материалов лучший эффект достигается при утилизации по настоящему способу бариевых смазок в количестве 1,0-5,0% на сухую глину. 1 з.п. ф-лы.

Керамическая масса // 2610954

Настоящее изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических изделий, например кирпича. Керамическая масса, содержащая кембрийскую глину и отощитель, отличающаяся тем, что в качестве отощителя содержит шлак от алюминотермитной сварки рельсов с модулем крупности Мкр=2,8, более 90% содержащий герцинит, представленный железистой шпинелью, и оксид алюминия при следующих соотношениях компонентов, мас. %: глина кембрийская 75-85, указанный шлак 15-25. Технический результат – повышение прочности керамического кирпича при изгибе. 1 табл.

Керамическая масса // 2614789

Изобретение относится к составам керамических масс, используемых в производстве изделий хозяйственно-бытового и декоративно-художественного назначения, облицовочной плитки. Керамическая масса содержит, мас. %: глина легкоплавкая 82-87; циркон 3-5; фосфорит 1-2; вспученный перлит 8-12. Технический результат- снижение температуры обжига. 1 табл.

Способ получения тонкодисперсного глинистого материала // 2619622

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для получения особо чистых и/или модифицированных глин, приготовления буровых растворов. Технический результат заключается в максимальном удалении кластического материала от глинистых минералов. Способ получения тонкодисперсного глинистого материала включает роспуск исходного глинистого или глиносодержащего материала в жидкости до получения суспензии с последующим выделением и удалением из суспензии осадка, включающего кластический материал, и получением суспензии, содержащей тонкодисперсную фракцию глинистого материала, концентрирование полученной суспензии, при том, что в процессе роспуска смесь жидкости и исходного материала многократно пропускают через эжектор, обеспечивающий сверхзвуковое течение и торможение суспензии с образованием скачков уплотнения в эжекторе и трехфазной смеси на выходе из эжектора, содержащей жидкость, исходный материал и газ, при этом эжектор используют с проходным сечением, минимальный размер которого не менее чем в 3 раза превышает размер частиц вводимого глинистого или глиносодержащего материала, а количество которого составляет 2-15% вес. в суспензии. 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.