Керамическая масса

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней широкой номенклатуры. Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая флотационные отходы углеобогащения, опал-кристобалитовую породу - опоку, используемые со степенью измельчения менее 1 мм, воду дополнительно содержит в своем составе карбонатный шлам химводоочистки ТЭС в естественном тонкодисперсном состоянии при следующем соотношении компонентов, мас.%: опока - 40-65, флотационные отходы углеобогащения - 2-32, шлам химводоочистки - 4-14, вода - 19-24. Технический результат изобретения - получение керамических изделий с пониженной плотностью, с повышенными прочностными показателями, улучшенными формовочными свойствами массы. 5 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к изделиям стеновой керамики, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и керамических камней с различными свойствами.

Известна керамическая масса на основе кремнистых пород (опок) с незначительным количеством легкоплавких примесей (В.Н. Иваненко Строительные материалы и изделия из кремнистых пород, Будевельник, Киев, 1978, стр. 10, 22-23).

Наиболее близким техническим решением является керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу - опоку, воду и дополнительно содержащая в своем составе флотационные отходы углеобогащения, при этом опал-кристобалитовая порода - опока и флотационные отходы углеобогащения используются со степенью измельчения менее 1 мм (фракционный состав 0-1 мм), при следующем соотношении компонентов, масс. %: указанная опока - 45-60; флотационные отходы углеобогащения - 5-30; вода - 20-35 (RU 2488566, С04В 33/132, опубликовано 27.07.2013).

Недостатками известной массы являются относительно высокая плотность, недостаточные показатели прочности, пониженная пластичность и связность формовочных масс.

Задачей настоящего изобретения является получение керамических изделий с пониженной плотностью, с повышенными прочностными показателями, улучшенными формовочными свойствами массы.

Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая флотационные отходы углеобогащения, опал-кристобалитовую породу - опоку, используемые со степенью измельчения менее 1 мм, воду, дополнительно содержит в своем составе карбонатный шлам химводоочистки ТЭС в естественном тонкодисперсном состоянии при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Указанная опока - 40-65;

Флотационные отходы углеобогащения - 2-32;

Карбонатный шлам химводоочистки ТЭС - 4-14;

Вода - 19-24.

Технический результат заключается в следующем.

Введение карбонатного шлама химводоочистки ТЭС в естественном тонкодисперсном состоянии способствует улучшению формовочных свойства керамической массы и повышению пластичности, что позволяет производить формовку изделий по пластическому способу формования, снизить внутреннее и внешнее трение при формовании изделий и соответственно повысить ресурс формовочной оснастки, повысить за счет связности прочность свежеотформованных изделий, снизить плотность и повысить прочность обожженных изделий.

Улучшение формовочных свойств достигается благодаря тонкодисперсности шламов и соответственно их пластичности. Размер микрочастиц не превышает 1 мкм, а основная масса представлена частицами менее 1 нанометра.

Повышение ресурса формовочной оснастки происходит за счет снижения внешнего трения, т.к. основной слагающий минерал шламов химводоочистки - кальцит имеет небольшую твердость (3 - по шкале Мооса), совершенную спайность по ромбоэдру и пластинчатое строение микрокристалликов.

Тонкодисперсный карбонат кальция при обжиге разлагается на СаО (оксид кальция) и CO2 (углекислый газ). Оксид кальция при обжиге полностью вступает в реакцию с другими компонентами керамической массы с образованием различных силикатов и алюмосиликатов кальция, а углекислый газ улетучивается с дымовыми газами через очистительные устройства в атмосферу. Отсутствие свободного оксида кальция в керамическом черепке после обжига исключает образование такого дефекта, как «дутик».

Повышение прочностных показателей обожженных изделий обусловлено тем, что карбонатный шлам химводоочистки ТЭС в основном состоит из тонкодисперсного карбоната кальция (минерал кальцит - СаСО3). При температурах обжига 700-800°C он разлагается или происходит его декарбонизация. При температурах обжига 900°C и выше он активно вступает во взаимодействие с другими составляющими керамической массы - опаловым кремнеземом - опок, глинистыми минералами, щелочными полевыми шпатами, слюдами, пироксенами и др. При этом происходит образование новых минеральных фаз: волластонита - CaO·SiO2; анортита - CaO·Al2O3·2SiO2; геленита - 2CaO·Al2O3·SiO2. Волластонит и анортит кристаллизуются в виде игольчатых и пластинчатых кристаллов. Они как бы армируют черепок и способствуют повышению предела прочности при изгибе и сжатии керамического черепка. При температурах обжига выше 950-1000°C оксид кальция начинает работать как плавень. Это увеличивает спекаемость черепка и, как следствие, повышается прочность.

При степени измельчения менее 1 мм (фракция 0-1 мм) опал-кристобалитовая порода - опока приобретает формовочные свойства и способность к спеканию и активному взаимодействию с частицами угольных шламов и шламов химводоочистки. Как следствие, снижается плотность, повышаются прочностные показатели готовых изделий. Повышенная природная микропористость опок, а также межзерновая пористость также обеспечивают пониженную среднюю плотность и теплопроводность изделий.

Использование флотационных отходов углеобогащения предопределяет снижение плотности керамического черепка и соответственно изделий, формирование тонкодисперсной пористой равномерной структуры, способствует изотропности свойств изделий за счет достижения равномерности обжига как по всему объему изделий, так и объему всей садки на печных вагонетках. Связано это с тем, что с температуры 700-800°C обжиг в основном идет за счет выгорания угольной составляющей флотационных отходов углеобогащения, равномерно распределенных по объему изделий, и соответственно достигается равномерная температура обжига. Кроме того, существенно сокращается расход газа на обжиг.

Гранулометрические составы измельченной опоки, флотационных отходов углеобогащения и шламов химводоочистки представлены в таблице 1.

Характеристика исходных материалов

1. Опал-кристобалитовые породы - опоки.

Легкие плотные тонкопористые породы, состоящие в основном из мельчайших (менее 0,005 мм) частиц опал-кристобалита. Средняя плотность их составляет 1100-1600 кг/м3, пористость достигает 55% (обычно 30-40%).

Это не чистые силициты, а многокомпонентные системы. Постоянной составляющей их наряду с аморфным кремнеземом являются глинистые минералы, содержащиеся в том или ином количестве. В качестве примеси могут присутствовать песчано-алевритовый и карбонатный материал, частички которого обычно не превышают 0,1 мм. В связи с этим выделяются различные литологические разности кремнистых пород - глинистые, песчанистые, карбонатные и смешанные. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав классических опок приведен в таблице 2.

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород. На территории России широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, Дальнем Востоке, Кольском полуострове, на Камчатке.

2. Флотационные отходы углеобогащения.

Флотационные отходы углеобогащения представляют собой тонкодисперсный порошок темно-серого, черного 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 10-30%. Усредненный химический состав представлен в таблице 3.

3. Карбонатный шлам химводоочистки ТЭС.

В производственном цикле многих предприятий энергетического комплекса в обязательном порядке присутствует процесс водоподготовки. Сущность данного процесса заключается в удалении из природной воды различных водорастворимых солей, способных образовывать накипь на стенках трубопроводов и других агрегатах и устройствах. Обессоливание воды в основном осуществляется с помощью специальных фильтров, на которых селективно осаждаются те или иные химические соединения, присутствующие в воде. Побочным продуктом технологии обессоливания являются так называемые шламовые отходы, представляющие собой соли извлеченных из воды металлов и реагентов промывочных жидкостей.

Шламовые отходы химводоочистки предприятий теплоэнергетических комплексов являются серьезной проблемой в цикле этого производства. На многих теплоэлектростанциях шламонакопители переполнены, что вызывает необходимость строительства новых шламоотстойников большой площади.

Сухой шлам характеризуется весьма высокой дисперсностью, подавляющее количество частиц имеет размер менее 1 мкм. Многочисленные анализы и литературные данные показали, что шлам практически полностью состоит из карбоната кальция - СаСО3, с небольшой примесью карбоната магния, глинистых и других минералов. Слегка желто-коричневатый оттенок указывает на присутствие в его составе небольшой примеси гидроокислов и карбонатов железа.

Усредненный химический состав карбонатных шламов химводоочистки ТЭС представлен в таблице 4.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены стандартные образцы кирпича полнотелого размером 250×120×65 мм с различным соотношением вышеперечисленных компонентов. В качестве сырья была использована опал-кристобалитовая порода - опока Шевченковского месторождения Ростовской области.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно опал-кристобалитовая порода подсушивалась до воздушно-сухого состояния, затем измельчалась на щековой дробилке и дезинтеграторе (молотковой дробилке), после чего просеивалась на ситах с заданным размером ячеек до максимальной крупности частиц менее 1 мм. Затем измельченная опал-кристобалитовая порода тщательно перемешивалась с подсушенными флотационными отходами углеобогащения Обуховской обогатительной фабрики и подсушенным кабонатным шламом химводоочистки Ростовской ТЭЦ-2 при необходимом соотношении компонентов и равномерно увлажнялась. Приготовленная смесь вылеживалась в герметичных емкостях 6-12 часов и затем из нее формовались изделия. После подсушки в течение 48 часов изделия обжигались с выдержкой при максимальной температуре 950°C 2 часа.

Физико-механические показатели, подтверждающие свойства изделий, полученных на основе керамических масс, включающих опоки, флотационные отходы углеобогащения и шлам химводоочистки, представлены в таблице 5.

Керамическая масса, включающая флотационные отходы углеобогащения, опал-кристобалитовую породу - опоку, используемые со степенью измельчения менее 1 мм, воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в своем составе карбонатный шлам химводоочистки ТЭС в естественном тонкодисперсном состоянии при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная опока - 40-65;
Флотационные отходы углеобогащения - 2-32;
Карбонатный шлам химводоочистки ТЭС - 4-14;
Вода - 19-24.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к получению карбидокремниевых материалов и изделий, и может быть применено в качестве теплозащитных, химически и эрозионностойких материалов, используемых при создании авиационной и ракетной техники, носителей с развитой поверхностью катализаторов гетерогенного катализа, материалов химической сенсорики, фильтров для фильтрации потоков раскаленных газов и расплавов, а также в технологиях атомной энергетики.

Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 87,0-87,5, молотый до удельной поверхности 2500-3000 см2/г уголь 3,0-3,5, молотый до удельной поверхности 2500-3000 см2/г доменный шлак 3,0-3,5, кварцевый песок 4,0-6,0, молотый до удельной поверхности 2500-3000 см2/г галит 0,5-1,0, кальцинированную соду 0,3-0,5.
Изобретение относится к составам сырьевых смесей, которые могут быть использованы для изготовления керамзита. Сырьевая смесь для изготовления керамзита включает, мас.%: кирпичную глину 96,0-97,5, бентонит 0,5-1,0, сухой торф 0,5-1,5, фосфорит 1,5-2,5.

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам получения открытопористых материалов на основе стеклоуглерода, и может быть использовано в нефте-газохимической и нефте-газоперерабатывающей промышленностях при получении каталитических систем синтеза жидких углеводородов.

Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину кирпичную 83,5-87,5, кварцевый песок 10,0-14,0, дробленый до полного прохождения через сетку с размером отверстий 5 мм шунгит 1,0-1,5, просеянную через сетку с размером отверстий 5 мм торфяную крошку 1,0-1,5.
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 87,0-90,0, размолотый до прохождения через сетку №0,63 уголь 1,0-1,5, кварцевый песок 7,0-9,0, буру 1,5-3,0.
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 94,5-97,5, размолотый до удельной поверхности 2000-2500 см2/г уголь 2,0-4,0, подмыльный щелок, предварительно разведенный в горячей воде с температурой 85-90оС, 0,5-1,5.
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 94,0-99,0, сухой, размолотый до прохождения через сетку № 2,5 торф 0,5-3,0, буру 0,5-3,0.
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 79,0-86,0, кварцевый песок 13,0-16,0, сухой торф, измельченный до полного прохождения через сетку с размером отверстий 2,5 мм 1,0-5,0.
Изобретение касается производства пористого заполнителя для легких бетонов. Масса для изготовления пористого заполнителя включает, мас.%: легкоплавкие глины 70,0-76,0, нефтешлам 8,0-10,0, измельченную и просеянную через сетку №5 льняную костру 10,0-16,0, жидкое стекло 4,0-6,0.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении керамической плитки для внутренних и наружных отделочных работ.
Изобретение предназначено для производства стеновых керамических изделий. Технический результат - повышение прочности при сжатии и морозостойки изделий.

Изобретение относится к составам керамических масс для производства кирпича. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности кирпича.
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы, преимущественно, для изготовления облицовочной плитки. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает следующие компоненты, мас.%: каолин 2,0-4,0; бентонит 2,0-4,0; лесс 67,5-75,5; плиточный бой 0,1-0,5; фосфорит 8,0-12,0; кварцевый песок 10,0-14,0.
Изобретение предназначено для производства стеновых керамических изделий. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и снижение температуры обжига.
Изобретение относится к технологии производства футеровочных и функциональных конструкционных керамических элементов оснастки металлопроводов литейных установок алюминиевой промышленности.
Изобретение относится к технологии получения композиционных керамических изделий из горных пород с использованием связующего. Способ получения композиционных керамических изделий, включающий приготовление формовочной массы в качестве наполнителя из горных пород и связующего в виде фосфорной кислоты, выдержку полученной смеси, формование из полученной массы изделий и последующую термообработку, приготовление формовочной массы осуществляют путем классификации по крупности, с выделением фракций наполнителя -1,0+0,315, -0,315+0,08 и -0,08+0,042, при соотношении фракций 6:3:1 в виде кварцевого порфира или гранита или липарита в количестве 65-72 мас.%, который смешивают с фосфорной кислотой в количестве 25-30 мас.% и стекловолокном при отношении длины волокна к его диаметру от 5000 до 6000 в количестве 3-5 мас.%, выдерживают при температуре 20-30°C в течение 25-40 часов, подвергают формованию при давлении 35-45 МПа и последующей термообработке при температуре 350-380°C в течение 1,5 часов.

Изобретение предназначено для производства стеновых керамических изделий. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и морозостойки изделий.

Изобретение предназначено для производства стеновых керамических изделий. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости при снижении средней плотности и теплопроводности.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении облицовочной керамической плитки для внутренних и наружных отделочных работ, а также облицовочного кирпича.

Изобретение относится к технологии получения композитных формованных мембран. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и разделяющей способности по отношению к веществам с высоким молекулярным весом. В качестве исходных компонентов используют, мас.%: цеолит - 20-25; акрило-силиконовая эмульсия 0.5%-ная или 1.5%-ный раствор хитозана - 1-3; SiO2 - 20-25; раствор Na2SiO3 64%-ный - 40-50; ZrOCl2 - 3-9. Из исходных компонентов готовят суспензию и высушивают ее. Высушенную суспензию размалывают, затем просеивают и отбирают фракцию с размером частиц не более 0,1 мм, которую подвергают формованию прессованием при давлении 1,0-3,0 т/см2. Обжиг осуществляют при температуре 500-600°C. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней широкой номенклатуры. Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая флотационные отходы углеобогащения, опал-кристобалитовую породу - опоку, используемые со степенью измельчения менее 1 мм, воду дополнительно содержит в своем составе карбонатный шлам химводоочистки ТЭС в естественном тонкодисперсном состоянии при следующем соотношении компонентов, мас.: опока - 40-65, флотационные отходы углеобогащения - 2-32, шлам химводоочистки - 4-14, вода - 19-24. Технический результат изобретения - получение керамических изделий с пониженной плотностью, с повышенными прочностными показателями, улучшенными формовочными свойствами массы. 5 табл.

Наверх