Шихта для керамического кирпича

Изобретение относится к области химии, может быть использовано в промышленном производстве керамических изделий и строительных материалов, преимущественно керамического кирпича. Технический результат заключается в повышении прочностных и других нормируемых строительными стандартами характеристик керамического кирпича, снижение доли брака при его промышленном производстве. Шихта для керамического кирпича содержит глинистое сырье и модифицирующую это сырье минеральную добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкоплавкая глина 92-97, отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3, порошкообразный отход производства стекловолокна 2-5. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к области химии, может быть использовано в промышленном производстве керамических изделий и строительных материалов, преимущественно керамического кирпича.

Керамический кирпич высокого качества изготавливают из огнеупорной глины путем формования пластичной глинистой массы в кирпич-сырец, сушки сырца и обжига в газовых печах при температурах до 1250°С. Природные запасы таких сортов глины весьма ограничены и территориально распределены крайне неравномерно. Поэтому для организации экономически целесообразного производства керамического кирпича на основе регионального глинистого сырья часто вынужденно используют так называемые легкоплавкие глины с добавкой в них недостающих минеральных и органических компонент. Такая смесь называется шихтой, а вводимые добавки - модификаторами глинистого сырья. В настоящее время широко практикуется применение отходов различных промышленных производств в качестве модификаторов глинистого сырья.

В ходе многопараметрической оптимизации технологии необходимо обеспечить строгий ряд требований, предъявляемых к готовой продукции (прочность, морозостойкость, плотность, цвет, водопоглощение, теплопроводность), а также снизить энергозатраты. Обычно улучшение одного показателя за счет введения модификатора сопровождается ухудшением других показателей. Поэтому поиск доступных модификаторов и рецептуры шихты с минимальной чувствительностью к условиям сушки и обжига является актуальной и сложной научно-технической задачей.

Известен состав шихты для производства кирпича с добавками промышленных отходов [1]. Эти добавки содержат щелочные элементы, при обжиге кирпича-сырца приводящие к формированию легкоплавких эвтектик. Добавки позволяют повысить прочность производимого кирпича. Недостатком [1] такого состава шихты является существенная огневая усадка кирпича-сырца, приводящая к образованию многочисленных трещин в готовой продукции, недопустимых для ее (продукции) использования.

Известна шихта с добавкой измельченных отходов производства стекловолокна [2]. Недостатком [2] является сопутствующий эффект снижения прочности кирпича на сжатие и изгиб.

Известна шихта с добавкой стекловолокна и молотого стекла [3]. Они повышают морозостойкость кирпича. Недостатком [3] является сопутствующий эффект снижения прочности кирпича на сжатие и изгиб при использовании шихты.

Наиболее близким по существу заявляемого изобретения, прототипом, является состав шихты с добавлением алюмокарбонатосодержащих промышленных отходов [4], при использовании которых в процессе обжига кирпича-сырца отмечается увеличение количества упрочняющего керамический кирпич кальциевого плагиоклаза. Использование алюмокарбонатосодержащих промышленных отходов в производстве керамических изделий [4] возможно только для узкого перечня видов глинистого сырья. Прототип неприменим с большинством видов сырья природных месторождений глин, а именно легкоплавких глин. Недостатком [4] прототипа является узость области применения.

Целью предлагаемого изобретения является расширение сырьевой базы производства высокопрочных керамических изделий, повышение качества изделий из легкоплавких глин, модификация широко распространенных легкоплавких глин для производства из них высокопрочных сортов керамического кирпича без ухудшения его остальных характеристик, снижение энергозатрат при производстве изделий.

Цели достигают использованием шихты для керамического кирпича, содержащей глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, причем в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее модификатора применяют добавку из промышленных отходов при следующем содержании их в шихте, % масс.: легкоплавкая глина 92-97; отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3; порошкообразный отход производства стекловолокна 2-5. Шихту изготавливают из легкоплавкой глины и модификатора в виде добавки из производственных отходов при следующем их содержании в шихте, % масс.: легкоплавкая глина 87-97; отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 2-12; коротковолокнистый отход производства стекловолокна 1.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в применении шихты с комплексным модификатором глинистого сырья. Модификатор состоит из комбинации двух из трех компонентов, условно обозначенных Z, V, S. Соотношение компонентов в модификаторе варьируют в зависимости от состава глинистого сырья конкретного месторождения и требуемой марки кирпича.

Опишем компоненты предлагаемого комплексного модификатора.

Z-компонента представляет собой порошкообразный отработанный катализатор с содержанием оксида алюминия до 80% масс. Это типичный многотоннажный промышленный отход нефтехимических предприятий, например ОАО «Нижнекамскнефтехим».

V-компонента представляет собой измельченное до длины 1-2 мм стекловолокно. Это типичный многотоннажный промышленный отход заводов по производству стекловолокна.

S-компонента представляет собой мелкодисперсный стеклопорошок с высоким содержанием щелочных элементов. Это типичный многотоннажный промышленный отход заводов по производству стекловолокна.

Комплексный модификатор содержит, например, 60-80% масс. Z-компоненты и 40-20% масс. V- или S-компонент.

Далее приведены примеры осуществления предлагаемого изобретения.

Пример первый. Готовят шихту для керамического кирпича, содержащую глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, так, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее (глины) модификатора применяют двухкомпонентную добавку из промышленных отходов при следующем содержании их в шихте, % масс.:

- легкоплавкая глина 92-97;

- отработанный порошкообразный отработанный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3 (Z-компонента);

- порошкообразный промышленный отход производства стекловолокна 2-5 (S-компонента).

Из этой шихты путем формования пластичной глинистой массы изготавливают кирпич-сырец, который сушат, прогревают, обжигают, например в газовых печах, охлаждают и получают готовое изделие - керамический кирпич. Оптимальная температура обжига кирпича из этой шихты от 1000° до 1050°С.

Пример второй. Готовят шихту для керамического кирпича, содержащую глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку так, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее (глины) модификатора применяют двухкомпонентную добавку из промышленных отходов при следующем содержании в шихте, % масс.:

- легкоплавкая глина 87-97;

- отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 2-12 (Z-компонента);

- коротковолокнистый отход производства стекловолокна 1 (V-компонента).

Из этой шихты путем формования пластичной глинистой массы изготавливают кирпич-сырец, который сушат, прогревают, обжигают, например в газовых печах, охлаждают и получают готовое изделие - керамический кирпич. Оптимальная температура обжига кирпича из этой шихты от 1020° до 1070°С.

В ходе исследований установлено, что частички стекловолокна при обжиге до температуры 1080°С не переходят в расплав и после остывания выполняют функцию своеобразной арматуры для готового керамического материала кирпича. При более высоких температурах обжига частички плавятся, вызывая нежелательную огневую усадку кирпича. Усадку оптимизируют увеличением концентрации в шихте Z-компоненты, которая существенно снижает и трещинообразование в кирпиче.

Из-за наличия специфических особенностей глин различных месторождений и модификаторов (глины) в виде промышленных отходов, конкретные значения составляющих шихты (глины, V- и Z-компонентов) подбирают опытным путем.

Примеры применения заявляемой шихты

В Таблице 1 показаны характеристики керамических материалов, полученных из легкоплавкой глины Хлыстовского месторождения Республики Татарстан, которая без модификации неприменима для производства высококачественного кирпича. За счет применения заявляемого изобретения характеристики образцов кирпичей из легкоплавкой глины соответствуют высоким строительным требованиям [6], а именно по таким показателям, как плотность, водопоглощение, морозостойкость и прочность при сжатии (прочность определяет марку кирпича).

В Таблице 2 даны соответствующие характеристики образцов из глины Ключищинского месторождения Республики Татарстан с добавками двухкомпонентного модификатора.

В Таблице 3 показано действие другого состава заявляемого комплексного модификатора (Z+V) на глину Хлыстовского месторождения Республики Татарстан. Полученные образцы кирпича из данной шихты отличаются высокой прочностью при удовлетворяющих ГОСТ [6] прочих характеристиках.

Представленные в Таблицах 1, 2, 3 результаты показывают, что при наличии потребности за счет применения заявляемого комплексного модификатора получают составы шихты для производства весьма широкой гаммы марок кирпича - от М 200 до М 1000.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является существенное повышение прочностных и других нормируемых строительными стандартами характеристик керамического кирпича из легкоплавких глин, снижение энергозатрат и доли брака при его промышленном производстве. В Европе при производстве обожженного изделия, например высокопрочного керамического кирпича, затрачивают в среднем 2,5 мегаджоулей (МДж) тепла на 1 кг изделия, в России - более 4 МДж на 1 кг изделия [5, с. 183-184]. Применение заявляемого изобретения позволяет существенно (до 2-х раз) сократить энергозатраты на производство высокопрочного керамического кирпича из легкоплавких глин, например за счет снижения температуры обжига до 1070°С, по сравнению с необходимой для производства высокопрочного кирпича из тугоплавких глин температурой обжига 1250°С. Причем получаемый из легкоплавких глин с применением заявляемого изобретения кирпич в полной мере соответствует требованиям ГОСТ России [6], по техническим, эксплуатационным и эстетическим характеристикам не уступает продукции из тугоплавких глин с температурой обжига 1250°С.

Область применения предлагаемого изобретения не ограничивается производством кирпичей - оно может быть использовано для изготовления иных керамических изделий, например бытовой посуды, сувенирных изделий.

Заявляемая шихта имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна». Разработан состав шихты с использованием комплексного модификатора из отходов производства, что позволяет существенно расширить номенклатуру производимых марок кирпича, причем из легкоплавких глин, изначально непригодных для этого.

Заявляемая шихта является промышленно применимой. Например, месторождениями глин с указанными в Таблицах свойствами пользуются несколько кирпичных заводов в республиках Татарстан, Чувашия, Пермском крае. Аналогичные по составу и гранулометрии глины часто встречаются и в других месторождениях. На заводе ОАО «Нижнекамскнефтехим» ежегодно в виде отходов производства образуется 3 тыс. тонн компоненты Z. На Елабужском заводе стекловолокна (республика Татарстан) ежегодно в виде отхода производства образуется 4 тыс. тонн компонентов S и V. Подобные предприятия - источники подходящих для заявляемого комплексного модификатора компонент функционируют во многих регионах России. То есть заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве посредством использования известных материалов, стандартных технических устройств и оборудования. Это соответствует предъявляемому к изобретениям критерию «промышленная применимость».

Приведенными в описании примерами подтверждена возможность приготовления шихты для производства различных видов керамического кирпича. Заявляемая шихта обеспечивает достижение лучшего по сравнению с прототипом технического результата как по прочностным характеристикам керамического изделия, так и по технологическим параметрам ее (шихты) производства, например заявляемые компоненты модификатора используют без обработки (дополнительной), тогда как в прототипе компоненты (брак кирпича, отходы стекла) подвергают предварительной обработке в виде помола - трудо- и энергоемкого процесса.

Использование отходов производства для создания полезной продукции избавляет от хлопот по утилизации отходов, способствует сохранению природной среды обитания.

Использованные источники

1. Авторское свидетельство СССР SU №1141083, МПК4 С04В 33/00. Сырьевая смесь для изготовления стеновой керамики / Р.И. Ициксон, Р.Г. Абдулгазимова, Э.М. Жукова, О.М. Черняева. Заявка 3698230, 15.12.1983. Опубл. 23.02.85. Бюл. №7.

2. Авторское свидетельство СССР №631494, МПК5 С04В 33/00. Заявка 2473330 от 11.04.1977. Опубликовано 05.11.1978. Описание изобретения.

3. Патент РФ №2452713, МПК С04В 33/132 (2006.01). Керамическая масса для производства кирпича [Текст] / Ю.А. Щепочкина: заявка 2011104332/03 от 07.02.2011; опубл. 10.06.2012. Описание изобретения.

4. Ашмарин Г.Д., Мустафин Н.Р. Строительная керамика на основе местных глинистых пород и алюмо-карбонатсодержащих отходов производства изопропилена. Стекло и керамика, 2006, №9. - С. 13-14.

5. Салахов A.M. Введение в современную технологию тугоплавких и силикатных материалов: учебное пособие / A.M. Салахов; Федер. агентство по образованию, Казан. гос. технол. ун-т. - Казань: КГТУ, 2009. - 300 с.

6. ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия».

1. Шихта для керамического кирпича, содержащая глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, отличающаяся тем, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее модификатора применяют добавку из промышленных отходов при следующем содержании их в шихте, мас. %:

легкоплавкая глина 92-97
отработанный порошкообразный катализатор
для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3
порошкообразный отход производства стекловолокна 2-5

2. Шихта для керамического кирпича, содержащая глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, отличающаяся тем, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее модификатора применяют добавку из промышленных отходов при следующем содержании в шихте, мас. %:

легкоплавкая глина 87-97
отработанный порошкообразный катализатор
для нефтепереработки на основе оксида алюминия 2-12
коротковолокнистый отход производства стекловолокна 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического кирпича. Керамическая масса содержит следующие компоненты, мас.%: межсланцевая глина 50-70, горелые породы, образовавшиеся после самовозгорания горючих сланцев, 25-38, магнийсодержащий шлак от производства высокоуглеродистого феррохрома 5-12.

Изобретение относится к производству аглопорита, который может быть использован в качестве теплоизоляционной засыпки, а также в качестве заполнителя в бетоне. Сырьевая смесь для производства аглопорита содержит, мас.%: глину кирпичную 91,0-92,4, мылонафт 4,0-6,0, масло машинное 0,2-1,0, соду каустическую 0,7-3,5, измельченную и просеянную через сито №5 резину 0,5-0,7.

Изобретение относится к производству искусственных пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 90,0-99,5, выгорающую добавку - семена зерновых растений - ржи, или ячменя, или овса, или их смесь, пораженные грибковыми заболеваниями, 0,5-10,0.

Изобретение относится к составам керамических масс. Технический результат изобретения заключается в повышении термостойкости изделий.

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства керамического кирпича. В керамической смеси для изготовления строительного кирпича, включающей глину, кварцевый песок с модулем крупности 2-2,5, выгорающую добавку, согласно изобретению в качестве выгорающей добавки используют первичные, вторичные или подлежащие утилизации полимерные отходы предприятий по производству и переработке полимеров - поливинилхлорид, полипропилен, полиэтилен, полиэтилентерефталат, полиамид-6, полимерные композиционные материалы на их основе в виде частиц дисперсностью 0,1-2,0 мм при следующем содержании компонентов смеси, мас.%: глина 75,0-85,0; кварцевый песок 13,0-15,0; полимерные отходы 2,0-10,0.

Изобретение относится к составам керамических масс. Технический результат изобретения заключается в повышении термостойкости изделий.

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства керамического кирпича. Сырьевая смесь для изготовления керамического кирпича, включающая глину, измельченный брак кирпича после сушки, согласно изобретению дополнительно содержит отработанный формовочный кварцевый песок, являющийся техногенным отходом литейного производства машиностроительных предприятий; базальтовую муку в виде мелкодисперсной волокнистой массы, являющуюся техногенным отходом производства базальтовых теплоизоляционных плит, стеновых и кровельных панелей на их основе, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 75,0-96,0; измельченный брак кирпича после сушки 0,5-2,0; отработанный формовочный кварцевый песок 2,0-21,0; базальтовая мука 0,5-2,0.

Изобретение относится к производству заполнителей для бетонов. Шихта для производства заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 90,0-99,0, размолотые до прохождения через сетку №063 отходы производства газобетона или пенобетона - обрезки, крошка, горбушка 1,0-10,0.

Изобретение относится к производству заполнителей для бетонов. Шихта для производства заполнителя содержит размолотые до прохождения через сетку №063 компоненты, мас.%: глину монтмориллонитовую 75,0-85,0, отходы производства пеностекла - обрезки, крошка 5,0-20,0, тальк 5,0-10,0.

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического кирпича. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и прочности при сжатии керамического кирпича, которая достигается добавлением в керамическую композицию нефелинового отвального шлама, размолотого до прохода через сито 1,0 мм с содержанием оксидов, мас.%: SiO2 - 30,7; Al2O3 - 7,0; Fe2O3 - 5,3; CaO - 53,3; MgO - 1,4; R2O - 1,8 и SO3 - 0,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: межсланцевая глина 50-70, горелые породы 25-38, нефелиновый отвальный шлам 5-12.

Изобретение относится к составам керамических масс для производства кирпича. Технический результат изобретения заключается в интенсификации процессов обжига и улучшении формовочных свойств керамической массы. Керамическая масса содержит, мас. %: глина 87,8-92,8; измельченный и просеянный через сетку 0,63 вспученный перлит 6,0-12,0; измельченный и просеянный через сетку 0,63 брак кирпича после сушки 0,1-1,0; этиловый спирт или метиловый спирт 0,1-0,2. 1 табл.

Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 84,5-85,0, размолотый и просеянный через сетку №2,5 уголь 2,0-3,0, размолотое и просеянное через сетку №2,5 кварцевое стекло 7,0-9,0, портландцемент 3,0-5,0, сульфатное мыло, размешанное в теплой воде с температурой 40-45°C, 0,5-1,0. Технический результат – повышение прочности пористого заполнителя, полученного из шихты. 1 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных, конструкционно-теплоизоляционных и конструкционных керамических строительных изделий для жилищного и гражданского строительства. Керамическая масса получена из смеси, включающей глину, песок и добавку, причём в качестве добавки она содержит осадок станции обезжелезивания, содержащий 68,57% оксида железа(III) в долевом соотношении от общей массы сухого осадка, в качестве глины - размолотую до удельной поверхности 2000 м2/г глину Кыштырлинского месторождения Тюменской области, а в качестве песка - тонкоизмельченный песок с удельной поверхностью 1400 м2/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная глина 69,5-94,5, песок 5-25, осадок станции обезжелезивания 0,5-5,5. Техническим результатом изобретения является получение стеновых керамических изделий с пониженной плотностью (1100-1600 кг/м3) и высокой прочностью (15,7-22,5 МПа). 5 табл.

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.
Наверх