Керамическая масса



Керамическая масса
Керамическая масса

 


Владельцы патента RU 2531417:

Котляр Антон Владимирович (RU)
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный строительный университет" РГСУ (RU)
Котляр Владимир Дмитриевич (RU)
Терехина Юлия Викторовна (RU)

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней. Техническим результатом изобретения является снижение средней плотности и теплопроводности, повышенности прочности изделий и снижение затрат на обжиг. Керамическая масса включает легкоплавкую глину и карбонатно-кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава и флотационные отходы углеобогащения - угольные шламы, при этом карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода используются со степенью измельчения менее 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкоплавкая глина - 60-75; карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода - 20-25; флотационные отходы углеобогащения - 5-15. 1 пр., 4 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней.

Известна керамическая масса для изготовления керамического кирпича с использованием карбонатно-кремнистой цеолитсодержащей породы, включающей, мас.%: глину легкоплавкую 15-24; карбонатно-кремнистую цеолитсодержащую породу 46-55 и предварительно механо-активированную цеолитсодержащую глину 30-39 состава, мас.%: цеолит 26-36; опал-кристобалит 3-27; кальцит 0-5, кварц 1-10; глауконит 0-4; глинистые минералы 20-65 (патент RU №2197446, C04B 33/00, опубл. 27.01.2003).

Наиболее близким техническим решением является керамическая масса для изготовления стеновых изделий, включающая легкоплавкую глину и технологическую минеральную добавку: карбонатно-кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава, содержащую, мас.%: опал-кристобалит 30-45, клиноптилолит 8-25, кальцит 11-28, глинистая составляющая 15-35, с размером частиц менее 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина легкоплавкая 70-75, карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода смешанного минерального состава 25-30 (патент RU №2140888, C04B 33/00, опубл. 10.11.1999).

Недостатком известной керамической массы являются относительно высокие показатели средней плотности и теплопроводности изделий, невысокая прочность изделий и повышенный расход топлива на обжиг.

Задачей настоящего изобретения является получение керамических изделий с пониженными показателями средней плотности и теплопроводности при повышенной прочности и значительно меньших затратах на обжиг.

Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая легкоплавкую глину и карбонатно-кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава, дополнительно содержит флотационные отходы углеобогащения - угольные шламы, при этом карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода используются со степенью измельчения менее 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Легкоплавкая глина - 60-75;

Карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода - 20-25;

Флотационные отходы углеобогащения - 5-15.

Технический результат заключается в следующем. Введение флотационных отходов углеобогащения - угольных шламов в керамические массы позволяет снизить среднюю плотность и теплопроводность изделий, т.к. зольность шламов составляет 40-60% и при обжиге, за счет выгорания угольной составляющей, снижается плотность черепка и соответственно его теплопроводность. Обеспечивается повышенная прочность обожженных изделий, т.к. угольные шламы являются легкоплавкими, содержат большое количество плавней, преимущественно в виде гидрослюд, что увеличивает спекаемость черепка с образованием новых минеральных и стекловидных фаз, и, как следствие, повышается прочность. Также ввод угольных шламов позволяет существенно уменьшить расход газа на обжиг (до 90%), так как их теплотворная способность составляет 3-4 тыс. ккал/кг и они выступают в качестве топливосодержащей добавки. С учетом высокой стоимости газа и низкой стоимости угольных шламов это существенно позволяет снизить себестоимость изделий. Тонкодисперсная структура угольных шламов позволяет улучшить формовочные свойства керамических масс, способствует их равномерному распределению в формовочных массах и формированию пористой равномерной структуры черепка, что обуславливает изотропность свойств изделий.

Карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода, учитывая ее камневидную структуру, вводится в керамические массы в измельченном виде фракционного состава менее 1 мм (таблица 1).

Таблица 1
Фракционный состав измельченной карбонатно-кремнистой цеолитсодержащей породы
Название компонента керамической массы Степень измельчения, мм Содержание фракций, мм, % по массе
3-2 2-1 1,0-0,5 0,5-0,25 0,25-0,10 <0,10
Карбонатно-кремнистая цеолитсодержащяя порода <3 8-12 10-16 12-18 14-22 16-24 20-28
<2 - 8-12 14-18 20-24 22-26 26-30
<1 - - 16-22 22-26 24-28 28-34

Ввод данной добавки может осуществляться и более крупной фракции - до 3 мм, однако в процессе подготовки формовочных масс она дополнительно измельчается. Ввод карбонатно-кремнистой цеолитсодержащей породы заданного фракционного состава позволяет уменьшить воздушную усадку, за счет микропористой структуры повысить влаго- и газопроницаемость формовочных масс и снизить чувствительность к сушке, снизить среднюю плотность черепка и соответственно теплопроводность. Также это обуславливает в процессе обжига активное взаимодействие частичек карбонатно-кремнистой цеолитсодержащей породы с глинистыми минералами и угольными шламами, что способствует образованию в процессе обжига новых кристаллических соединений - анортитоподобных минералов, волластонита (CaO·SiO2), гелленита-мелелита Ca2 (Al, Mg, Si) Si2O7, которые способствуют образованию мелкопористой и высокопрочной структуры керамического черепка. Это обуславливает повышение прочностных свойств изделий при пониженной средней плотности и теплопроводности.

Характеристика исходных материалов

В состав предлагаемой керамической массы входят следующие компоненты: легкоплавкие глины, карбонатно-кремнистые цеолитсодержащие породы и флотационные отходы углеобогащения - угольные шламы, имеющие усредненный химический состав, представленный в таблице 2.

Таблица 2
Усредненный химический состав легкоплавких глин, карбонатно-кремнистых цеолитсодержащих пород и флотационных отходов углеобогащения, % по массе
Наименование материала П.п.п SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O
Легкоплавкие глины 5-15 55-72 7-16 3-8 2-10 0,4-3 0,3-2 1-4 1-3
Карбонатно-кремнистые цеолитсодержащие породы 10-22 45-65 5-12 1-6 5-17 0,5-3 0,2-1 0,4-3 0,2-2
Флотационные отходы углеобогащения 18-44 30-42 6-12 3-6 1-6 0,2-2 0,4-2 1-4 0,5-2

1. Легкоплавкие глины

Являются осадочными тонкодисперсными полиминеральными образованиями с пелитовой и алевропелитовой структурой. Макроскопически эти глины весьма разнообразны. Обычно это связные, пористые породы, окрашенные в светло-бурые, бурые, коричневые, серые, темно-серые и зеленоватые тона. Легкоплавкие глины пользуются широким распространением в четвертичных континентальных осадках и покрывают огромные пространства равнин Европейской части России, Западной Сибири, Средней Европы и др. Месторождения легкоплавких полиминеральных глин весьма многочисленны и встречаются повсеместно. Они применяются для изготовления керамического кирпича и грубой керамики. Главными породообразующими минералами в них являются монтмориллонит, гидрослюды, каолинит, кварц, слюды. Обычно в них присутствуют два-три глинистых минерала и довольно часто встречаются смешаннослойные образования. Второстепенные минералы - полевые шпаты, карбонаты, глауконит, хлориты и др. Некоторые из них содержат примесь или обогащены органическим веществом. В зависимости от наличия песчано-алевритовой примеси и минерального состава они обладают высокой (мало примесей) или умеренной пластичностью (много примесей).

2. Карбонатно-кремнистые цеолитсодержащие породы

Легкие тонкопористые породы, состоящие в основном из мельчайших (менее 0,005 мм) частиц опал-кристобалита (30-45%), минералов группы цеолитов, преимущественно клиноптилолита (8-25%), кальцита (11-28%), глинистой составляющей (15-35%). Средняя плотность их составляет 1300-1600 кг/м3, пористость достигает 50% (обычно 30-40%). Микроскопический анализ показывает тонкозернистое строение и полиминеральный состав. Основная масса представлена гелевым глобулярно-чешуйчатым опалом с равномерно распределенным глинистым веществом, цеолитами и пелитоморфным кальцитом хемогенного и биогенного генезиса. Встречаются единичные органогенные остатки обломков спикул губок и раковин фораминифер. Размер зерен кальцита не превышает 0,1 мм, что предотвращает появление на кирпиче дутиков после обжига. Предел прочности при сжатии варьирует от 5 до 20 МПа. В воде не размокают или размокают при механическом воздействии. Реагируют с соляной кислотой.

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой карбонатно-кремнистых цеолитсодержащих пород. Они широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, Дальнем Востоке т.д. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств, а также использование во многих отраслях промышленности. Усредненный химический состав карбонатно-кремнистых цеолитсодержащих пород приведен в таблице 2. Минералогический состав отличается широким варьированием состава и включает, мас.%: опал-кристобалит 25-45, цеолиты, представленные преимущественно клиноптилолитом 8-25, кальцит 10-35, глинистая составляющая 15-35.

3. Флотационные отходы углеобогащения - угольные шламы

Представляют собой тонкодисперсный порошок черного, темно-серого цвета. Их минеральный состав обусловлен составом исходных угольных пород и последующим воздействием процессов обогащения угля. Минеральный состав представлен глинистыми минералами, хлоритом, слюдами, полевыми шпатами, тонкодисперсными карбонатами, кварцем и угольным веществом в количестве 20-40%. Зольность составляет 40-60%. Теплотворная способность составляет в среднем 3-4 тыс. ккал/кг. Усредненный химический состав представлен в таблице 2.

Изделия из заявляемой керамической массы можно изготавливать по общепринятым технологиям производства стеновых керамических изделий как способом пластического формования, так и способом полусухого прессования при температуре обжига 950-1050°C. Подготовка карбонатно-кремнистой цеолитсодержащей породы, учитывая ее камневидный характер, заключается в ее измельчении до фракции менее 1 мм или не более 3 мм. Предварительное дробление осуществляется на щековых дробилках, дальнейшее измельчение может осуществляться на молотковых, маятниковых дробилках, шахтных мельницах, дезинтеграторах.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены стандартные образцы полнотелого и пустотелого кирпича размером 250×120×65 мм с различным соотношением вышеперечисленных компонентов. В качестве легкоплавкого глинистого сырья использовали суглинок Родионово-Несветайского месторождения. Карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода была представлена Карпово-Обрывским месторождением. В качестве отходов углеобогащения использовали угольные шламы обогатительной фабрики «Обуховская». Химический состав данных материалов представлен в таблице 3.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно легкоплавкая глина, карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода и угольные шламы подсушивалась до воздушно-сухого состояния, затем измельчались на глинорыхлителе, щековой дробилке и дезинтеграторе (или молотковой дробилке), после чего просеивались на ситах с размером ячеек 1 мм. Затем при необходимом соотношении отдозированные компоненты тщательно перемешивались и масса равномерно увлажнялась до пластического состояния. Приготовленная масса вылеживалась в герметичных емкостях 6-12 часов и поступала на формование. После формовки изделия подсушивались и затем обжигались с выдержкой при максимальной температуре 950-1050°C 2 часа и охлаждением в течение 14 часов. После чего определялись их физико-механические свойства и соответствие требованиям ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия».

Физико-механические показатели, подтверждающие свойства изделий, полученных на основе керамических масс, включающие легкоплавкие глины, карбонатно-кремнистые цеолитсодержащие породы и флотационные отходы углеобогащения представлены в таблице 4.

Керамическая масса, включающая легкоплавкую глину и карбонатно-кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в своем составе флотационные отходы углеобогащения - угольные шламы, при этом карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода используются со степенью измельчения менее 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Легкоплавкая глина - 60-75;
Карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода - 20-25;
Флотационные отходы углеобогащения - 5-15.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, может использоваться для изготовления блоков, плит, панелей, керамзита. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат и улучшение санитарно-гигиенических условий производства.
Изобретение относится к производству строительных материалов, преимущественно к производству бетона на основе керамзитового гравия для изготовления железобетонных изделий в объемно-блочном домостроении.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству легкого керамзитобетона для малоэтажного строительства. Состав керамзитобетонной смеси включает, мас.%: портландцемент 18,87-21,34, керамзит 41,13-41,56, суперпластификатор ЛСТМ 0,0312, золу-унос ТЭЦ 13,92-18,87, газообразующую добавку ПАК-3 0,022-0,025, воду - остальное.
Настоящее изобретение относится к области строительства, в частности к способу полусухого прессования гипса. Технический результат заключается в увеличении прочности конечного изделия при увеличении времени застывания раствора.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству ячеистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления пенобетона включает, мас.%: портландцемент 35,0-37,0, пенообразователь ПБ-2000 0,25-0,35, золу ТЭС 10,65-13,25, дробленое пеностекло фракции 5-10 мм 20,0-25,0, измельченную и просеянную через сетку №2,5 минеральную вату 1,0-1,5, керамзитовый песок 5,0-7,0, воду 21,0-23,0.
Изобретение относится к составам сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционных изделий. Технический результат изобретения заключается в повышении водостойкости изделий.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству ячеистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления пенобетона включает, мас.%: портландцемент 35,0-37,0, пенообразователь ПБ-2000 0,25-0,35, золу ТЭС 15,65-20,25, дробленое пеностекло фракции 5-10 мм 20,0-25,0, нарезанное на отрезки 5-15 мм асбестовое волокно 1,0-1,5, воду 21,0-23,0.
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к изготовлению изделий из этинолеперлитобетона, применяемых для тепловой изоляции теплопроводов тепловых сетей и для изготовления теплоизолированных труб полной заводской готовности с монолитной теплогидроизоляционной защитой.
Изобретение относится к области строительства, а именно к строительным материалам, и может быть использовано для изготовления несущих теплоизоляционных изделий. Технический результат заключается в повышении теплоизоляционных и прочностных свойств при низкой себестоимости.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве керамических кирпичей, камней и блоков. Техническим результатом изобретения является повышение теплоизоляционных и шумоизоляционных свойств, облегчение строительных материалов.
Изобретение касается производства пористого заполнителя для легких бетонов. Технический результат заключается в повышении морозостойкости аглопорита.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности, к технологии гранитокерамических изделий, и может быть использовано для изготовления лицевого керамического кирпича, элементов отделки зданий, плитки для полов, кровельных материалов и т.д.

Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 50,0-65,0, доломит 5,0-10,0, молотое силикатное стекло 30,0-40,0.
Изобретение относится к керамическим массам для производства керамики технического, строительного и бытового назначения. Техническим результатом изобретения является повышение пластичности и текучести шликера.
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления oблицовочной плитки. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает, мас.%: каолин 71,38-74,98; бентонит 3,0-5,0; лесс 3,0-5,0; плиточный бой 0,1-1,0; фосфорит 5,0-6,0; оксид цинка 1,0-1,5; кварцевый песок 10,0-13,0; омыленную канифоль 0,02-0,03.
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 81,8-82,9, молотый до удельной поверхности 2500-3000 см2/г уголь 1,0-2,0, молотый до удельной поверхности 2500-3000 см2/г доменный шлак 10,0-12,0, молотый до удельной поверхности 2500-3000 см2/г волластонит 4,0-6,0, минеральное масло 0,1-0,2.
Изобретение относится к области технологии силикатов и, в частности, к составам керамических масс на основе алюмосиликатной керамики, используемым для изготовления строительных изделий и облицовочных плиток.
Изобретение относится к составам керамических масс. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры обжига изделий.
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления облицовочной плитки.
Изобретение касается производства печных изразцов. Керамическая масса для изготовления изразцов включает, мас.%: тугоплавкая глина 60-65; молотый шамот 5-10; мелкий кварцевый песок 15-20; волластонит 10-15.
Изобретение касается производства искусственных пористых заполнителей для бетонов. Сырьевая смесь для производства искусственного пористого заполнителя содержит, мас.%: легкоплавкую глину 81,2-84,6, сульфитно-спиртовую бражку 0,6-0,8, каолин 0,6-0,8, оксид цинка 0,6-0,8, золу-унос 13,0-17,0. Технический результат - повышение прочности искусственного пористого заполнителя. 1 табл.
Наверх