Сырьевая смесь для производства керамического кирпича
Владельцы патента RU 2567585:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к производству керамического кирпича. Технический результат - расширение сырьевой базы. Сырьевая смесь содержит, мас.%: глина 97-90, отход целлюлозно-бумажной промышленности - скоп 3-10. Размер частиц скопа не более 5 мм. Скоп содержит древесное волокно и активный ил в следующем соотношении, мас.%: древесное волокно - 84-90, активный ил - 10-16. 3 табл.
Изобретение относится к производству керамического кирпича с выгорающей добавкой и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве.
Известна сырьевая смесь для изготовления кирпича (патент РФ №2114086 от 27.06.1998 г.), включающая глину и смесь выгорающих добавок, содержащих древесные опилки и нефтешлам в массовом соотношении 1:1-3,5 при содержании воды в нефтешламе 3-10 мас.% и следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь древесных опилок и нефтешлама 13-15; глина до 100.
Недостатком известной сырьевой смеси является резкое снижение механической прочности на сжатие и морозостойкости при снижении и увеличении содержания воды в нефтешламе, что приводит к усложнению способа получения смеси и дополнительной подготовке отхода перед применением.
Известна сырьевая смесь (патент РФ №2229454 от 27.05.2005 г.) для изготовления керамического кирпича, содержащая мас.%: кембрийскую глину комовую Цекаловского месторождения 75,5-80, песок строительный с модулем крупности 2-2,5-12-15 и выгорающую волокнистую добавку - целлолигнин.
Недостатком известной сырьевой смеси является высокая стоимость из-за необходимости добавления в смесь песка строительного и дополнительной переработки волокнистой добавки перед ее применением в качестве выгорающей добавки.
Наиболее близкой смесью того же назначения к заявляемой смеси по совокупности признаков является керамическая масса (Патент РФ №2300507 от 10.06.2007 г.), содержащая об. %: суглинок - 64-66; выгорающую добавку в виде скопа - осадка сточных вод от химической обработки отходов картона органическими кислотами типа лимонной - 6-9; железосодержащий отход - мелкодисперсный осадок из циклонов от очистки поверхности стальных деталей и конструкций дробеструйным аппаратом - 7-13; керамзитовая вспучивающаяся глина - 15-20.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой смеси - глина; выгорающая добавка в виде скопа - осадка сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности.
Недостатком известной смеси, принятой за прототип, является сложность способа получения сырьевой смеси из-за использования большого количества компонентов и необходимости предварительной сушки железосодержащего отхода.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является изготовление керамических кирпичей с низкой стоимостью при достаточной прочности и морозостойкости, расширение сырьевой базы, утилизация отходов целлюлозно-бумажной промышленности, а также упрощение способа получения сырьевой смеси.
Поставленная задача была решена за счет того, что известная сырьевая смесь для производства керамического кирпича, содержащая глину и выгорающую добавку в виде скопа - отхода целлюлозно-бумажной промышленности, согласно изобретению содержит скоп с крупностью частиц не более 5 мм, содержащий 84-90 мас.% древесного волокна и 10-16 мас.% активного ила при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| глина | 97-90 |
| указанный скоп | 3-10 |
Отличительными признаками заявляемой смеси от сырьевой смеси по прототипу являются: сырьевая смесь содержит скоп с крупностью частиц не более 5 мм, содержащий 84-90 мас.% древесного волокна и 10-16 мас.% активного ила; иное количественное соотношение используемых ингредиентов мас.%: глина - 90-97; указанный скоп - 3-10.
Используемая в сырьевой смеси глина имеет следующий состав, мас.%: SiO2 69,24-69,1; Al2O3 12,63-12,04; TiO2 0,98; Fe2O3 FeO 5-4,5; CaO3 2,99-4,25; MgO 1,51-1,41; SO3 0,24-0,45; Na2O 0,59-0,44; K2O 1,02-0,85; п.п.п. 4,88-5,49.
Гранулометрический состав глины следующий:
1-0,5 мм - 0,01-0,21%;
0,5-0,25 мм - 0,07-0,2%;
0,25-0,063 мм - 1,57-3,39%;
0,063-0,01 мм - 48,91-52,42%;
0,01-0,005 мм - 7,6-8,56%;
0,005-0,001 мм - 9,23-13,15%;
менее 0,001 мм - 22,07-32,61%.
Используемый в качестве выгорающей добавки скоп имеет следующий состав по массе: древесное волокно 84-90% и активный ил 10-16%. Влажность скопа составляет 55-60%. Химический состав скопа представлен в таблице 1.
В гранулометрическом составе скопа преобладают фракции размером 2-3 мм (около 50%).
4-5 мм - 3,27-5,58%;
3-4 мм - 4,76-10,21%;
2-3 мм - 23,61-42,22%.
1-2 мм - 22,76-25,42%;
0,5-1 мм - 19,15-24,93%;
менее 0,5 мм - 7,84-10,25%.
Способ получения сырьевой смеси включает стадии подготовки глины, формовки изделий, сушки и обжига. На стадии подготовки глина подвергают дроблению с последующей подачей в глиносмеситель, куда производят дозирование скопа. Предварительно скоп измельчают до размера не более 5 мм. После перемешивания полученную массу подают на формовку, затем высушивают и обжигают в туннельной печи при температуре 1000-1015°C.
Способ позволяет получить сырьевую смесь, менее подверженную огневой и воздушной усадке, менее чувствительную к сушке и обеспечивающую снижение средней плотности изделий.
Средняя плотность керамического изделия после сушки и обжига составляет 1937-1679 кг/м3. При этом керамическое изделие соответствует требованиям ГОСТ 530-2012, результаты испытаний образцов керамических изделий представлены в табл.2, 3.
| Таблица 2 | |||||||
| Прочностные характеристики керамических изделий | |||||||
| № п/п | Содержание скопа, % |
Содержание глины, % |
Предел прочности при сжатии, МПа |
Предел прочности при изгибе, МПа |
Нормативное значение предела прочности при сжатии согласно ГОСТ 530-2012 |
Нормативное значение предела прочности при изгибе согласно ГОСТ 530-2012 |
Марка кирпича по прочности согласно ГОСТ 530-2012 |
| 1 | 3 | 97 | 16,7 | 2,5 | 12,5-15 | 1,2-4,4 | М150 |
| 2 | 6 | 96 | 16,9 | 2,5 | 12,5-15 | 1,2-4,4 | М150 |
| 3 | 10 | 90 | 16,1 | 2,4 | 10-12,5 | 1,2-4,4 | М125 |
Как видно из предоставленных, данных, полученные изделия с содержанием скопа 3-6% по массе соответствуют марке по прочности M150, а с содержанием скопа 10% - марке Μ125.
| Таблица 3 | ||||||
| Морозостойкость керамических изделий | ||||||
| № п/п | Содержание скопа, % |
Содержание глины, % |
Предел прочности изделий при сжатии, % |
Предел прочности при сжатии, МПа |
Нормативное значение предела прочности при сжатии согласно ГОСТ 530-2012 |
Марка кирпича по прочности согласно ГОСТ 530-2012 |
| 25 циклов замораживание - оттаивание | ||||||
| 1 | 3 | 97 | 0 | 16,9 | 12,5-15 | М150 |
| 2 | 6 | 94 | 0,36 | 16,9 | 12,5-15 | М150 |
| 3 | 10 | 90 | 0,71 | 16,0 | 10-12,5 | М125 |
| 50 циклов замораживание - оттаивание | ||||||
| 1 | 3 | 97 | 3,4 | 16,2 | 10-12,5 | М125 |
| 2 | 6 | 94 | 5,3 | 16,1 | 10-12,5 | М125 |
| 3 | 10 | 90 | 46,3 | 11,0 | 7,5-10 | М100 |
Как видно из предоставленных данных, полученные изделия с содержанием скопа 3% соответствуют марке по морозостойкости F50, а с содержанием скопа 6-10% марке F25.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и может быть использовано при производстве керамических изделий в соответствии с ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Технические условия».
Преимущество предлагаемого технического решения состоит в том, что оно позволяет изготавливать керамические кирпичи из дешевой сырьевой смеси, полученной простым способом, расширить сырьевую базу, утилизировать отходы целлюлозно-бумажной промышленности.
Сырьевая смесь для производства керамического кирпича, содержащая глину и выгорающую добавку в виде скопа - отхода целлюлозно-бумажной промышленности, отличающаяся тем, что она содержит скоп с крупностью частиц не более 5 мм, содержащий 84-90 мас.% древесного волокна и 10-16 мас.% активного ила при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| глина | 97-90 |
| указанный скоп | 3-10 |
