Способ получений сырьевой смеси для декоративной стеновой керамики

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изделий стеновой керамики, в частности декоративных керамических кирпича и камней. Технический результат – увеличение прочности и морозостойкости, снижение водопоглощения, получение декоративных изделий. Способ получения сырьевой смеси для декоративной стеновой керамики, содержащей шламистую часть отходов обогащения железных руд, глинистое сырье и ванадиевый шлак, включающий сушку компонентов, измельчение указанных шлака и сырья и их последующее смешение, гранулирование с получением гранулированной пресс-массы, ее полусухое прессование и обжиг изделий, где осуществляют увлажнение указанной шламистой части и гранулирование ее в турболопастном смесителе-грануляторе до получения гранул преимущественного размера 1-3 мм при частоте вращения лопастей 20-25 с-1, с последующим опудриванием их смесью глинистого сырья и ванадиевого шлака при следующем соотношении компонентов, масс. %: шламистая часть отходов обогащения железных руд 80-88, глинистое сырье 10-15, ванадиевый шлак 2-10. 1 ил., 3 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изделий стеновой керамики, в частности декоративных керамических кирпича и камней.

Известен способ изготовления керамических изделий, заключающийся в грануляции тонкой фракции отходов обогащения железных руд на тарельчатом грануляторе в процессе увлажнения, опудривании гранул сухой измельченной глиной в процессе приготовления пресс-порошка (шихты), полусухом прессовании и обжиге изделий [1].

Недостатками указанного способа являются получение на тарельчатом грануляторе гранул полифракционного состава с неоднородной влажностью, неравномерное распределение влажности в кирпиче-сырце вследствие образования крупных (до 15 мм) гранул, низкая марка по морозостойкости (35 циклов) изделий.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления керамических изделий, включающий предварительную сушку шламистой части отходов обогащения железных руд, сушку и помол глины и стеклобоя, грануляцию на труболопастном смесителе-грануляторе и увлажнение до формовочной влажности (8-12%) смеси шламистой части отходов обогащения железных руд с частью (5-10 масс. %) измельченной глины, опудривание полученных гранул преимущественного размера 1-3 мм смесью оставшейся глины и стеклобоя в смесителе-грануляторе, полусухое прессование и обжиг изделий [2], состав сырьевой смеси:

глина 10-20
отходы обогащения железных руд 70-85
стеклобой 5-10

Недостатком указанного способа является использование дополнительного компонента в виде тонкомолотого стеклобоя при опудривании гранул, который, с одной стороны, формирует пиропластичную фазу при обжиге, но, с другой, снижает действие красящих оксидов и препятствует получению декоративной стеновой керамики.

Техническим результатом изобретения является увеличение предела прочности при сжатии, снижение водопоглощения, повышение морозостойкости и получение декоративных стеновых керамических изделий путем замены тонкомолотого стеклобоя на ванадиевый шлак в составе опудривающей добавки.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления декоративных керамических изделий содержит в качестве компонентов шламистую часть отходов обогащения железных руд, природное глинистое сырье и ванадиевый шлак при следующем их соотношении, масс. %:

шламистая часть отходов обогащения железных руд 80-88
глинистое сырье 10-15
ванадиевый шлак 2-10

Шламистая часть отходов обогащения железных руд увлажняется до формовочной влажности (11-13%) и гранулируется в турболопастном смесителе-грануляторе без введения глинистых компонентов при частоте вращения лопастей 20-25 с-1 до получения гранул преимущественного размера 1-3 мм, которые опудриваются смесью глинистого сырья и ванадиевого шлака.

Использование грануляции с опудриванием позволяет снизить расход красящей добавки (ванадиевого шлака) и за счет ее концентрации на поверхности гранул получить декоративные стеновые керамические изделия с высокими физико-механическими характеристиками.

В способе используется ванадиевый шлак, который является побочным продуктом сталелитейного процесса. Химический состав, масс. %: V2O5 - 14,27-18,35; FeO - 18,96-20,11; SiO2 - 10,51-13,65; CaO - 1,98-2,83; MgO - 5,12-6,24; TiO2 - 8,95-10,21; MnO - 7,91-9,32.

Минералогический состав представлен шпинелевой структурой вида (Fe, Mg, V)⋅Ti2O4 с примесями α-Fe. Ванадиевый шлак измельчался до класса - 80 мкм.

Ванадиевый шлак содержит красящие оксиды ванадия и железа в отсутствии тонкомолотого натриевого стеклобоя при концентрации на поверхности гранул в сочетании с шламистой частью отходов обогащения железных руд и еспечивает декоративную окраску керамических изделий.

Пентоксид V2O5, концентрируясь в оболочке на поверхности гранул керамического матричного композита, в сочетании с оксидом железа в закисной форме,продуцирует жидкую фазу с образованием высокотемпературных шпинелей - ванадатов (FeVO4), что интенсифицирует процессы спекания и приводит к увеличению прочности и снижению водопоглощения керамического черепка.

Шламистая часть отходов обогащения железных руд является крупнотоннажным тонкодисперсным отходом основного производства железорудных обогатительных фабрик со средним размером частиц 15-18 мкм и насыпной плотностью 1,4-1,6 г/см3. Химический состав, масс. %: SiO2 - 33,23-34,99; CaO - 14,97-23,83; MgO - 5,59-11,88; Al2O3 - 8,99-9,80; Fe2O3 -17,21-19,69; TiO2 - 0,34-0,36; MnO - 0,59-1,36; Na2O - 0,40-0,42; K2O - 0,75-0,86. Потери при прокаливании отходов - 10,26-10,90 масс. %. Минеральный состав шламистой части отходов обогащения железных руд представлен полевыми шпатами, кварцем, слюдой, пироксеном, амфиболами, хлоритами железистого типа с небольшим содержанием смешанослойных образований.

Используемое глинистое сырье относится к сырью гидрослюдистокаолинит-монтмориллонитового типа, с низким содержанием крупнозернистых включений.

На чертеже схематично изображена структура изделий стеновой керамики, получаемых по изобретенному способу: 1 - граница контакта между гранулами, 2 - приграничная зона гранулы, 3 - центральная часть гранулы.

Технологическим результатом опудривания гранул из шламистой части отходов обогащения железных руд смесью ванадиевого шлака и глинистого сырья является интенсивное формирование на границе контакта между гранулами (поз. 1) при температуре 750°С жидкой фазы за счет концентрации оксидов-плавней: V2O5 и FeO. Появление расплава на поверхности гранул запускает механизм протекания твердофазных реакций в интервале температур 850-950°С сначала в приграничной зоне гранул (поз. 2). Выдержка образцов при максимальной температуре обжига 1000-1050°С в течение 3-4 часов способствует развитию процесса твердофазных реакций, направленного к центральной части гранул (поз. 3). Спекшиеся поверхность контакта и приграничная зона гранул образуют вместе с недоспеченными ядрами, сформировавшимися из гранул, пространственно организованный ячеисто-заполненный каркас. При последующем охлаждении из пиропластичной фазы вокруг ядер формируется стеклокристаллическая система, содержащая красно-коричневые кристаллы ванадата железа(III). После обжига формируется декоративная стеновая керамика с матричной структурой, обеспечивающей выразительную окраску красно-коричнево-черных тонов и высокие показатели прочности и морозостойкости изделий.

Пример

Изделия изготавливают по следующей технологии. Глинистое сырье и ванадиевый шлак сушат и измельчают до полного прохождения через сито 0,63 мм, шламистая часть отходов обогащения железных руд представляет собой тонкодисперсный материал со средним размером частиц 15-18 мкм и дополнительного измельчения не требует. Предварительная обработка заключается в сушке отходов обогащения железных руд до остаточной влажности 2-3%.

Керамическую шихту готовят следующим образом. Отходы обогащения железных руд увлажняют и гранулируют на турболопастном смесителе-грануляторе до крупности гранул 1-3 мм (угол наклона чаши 45°, частота вращения чаши 0,33 с-1, частота вращения лопастей 20-25

с-1). Подачу воды осуществляют разбрызгиванием из расчета формовочной влажности шихты 11-13%. После формирования гранул в гранулятор вводится добавка из ванадиевого шлака и глинистого сырья. В результате происходит опудривание гранул равномерным слоем добавки. Процентное содержание компонентов и цветовая палитра (по аддитивной цветовой модели RGB) получаемых керамических изделий представлена в таблицах 1 и 2 соответственно.

Керамические изделия, получаемые по известному способу, имеют грязно-серую окраску от темного до черного тонов. Изделия по предлагаемому способу имеют окраску различных оттенков от красно-коричневого до черно-коричневого цвета в зависимости от процентного содержания добавки ванадиевого шлака.

Прессование кирпича-сырца из гранулированной пресс-массы влажностью 11-13% осуществляют на прессе при удельном давлении прессования 15-20 МПа. Сушка изделий происходит в течение 10-16 часов при максимальной температуре 100-110°С, обжиг осуществляется при температуре 1000-1050°C с изотермической выдержкой в течение 3-4 часов.

В таблице 3 приведены физико-механические свойства изделий.

Источники информации

1. Пат. №2005702 C1 РФ, МПК С04В 33/00 (1990.01). Способ приготовления керамических изделий [Текст] / Стороженко Г.И., Столбоушкин А.Ю., Болдырев Г.В., Черепанов К.А., Сайбулатов С.Ж. - №91 4948690/03; заявл. 25.06.1991.

2. Пат. №2500647 C1 РФ, МПК С04В 33/132 (2006.01). Сырьевая смесь для изготовления стеновой керамики и способ ее получения [Текст] / Столбоушкин А.Ю., Стороженко Г.И., Иванов А.И., Бердов Г.И., Столбоушкина О.А. - №2012116133/03; заявл. 20.04.2012; опубл. 10.12.2013; Бюл. №34.

Способ получения сырьевой смеси для декоративной стеновой керамики, содержащей шламистую часть отходов обогащения железных руд, глинистое сырье и ванадиевый шлак, включающий сушку компонентов, измельчение указанных шлака и сырья и их последующее смешение, гранулирование с получением гранулированной пресс-массы, ее полусухое прессование и обжиг изделий, отличающийся тем, что осуществляют увлажнение указанной шламистой части и гранулирование ее в турболопастном смесителе-грануляторе до получения гранул преимущественного размера 1-3 мм при частоте вращения лопастей 20-25 с-1, с последующим опудриванием их смесью глинистого сырья и ванадиевого шлака при следующем соотношении компонентов, масс. %:

шламистая часть отходов обогащения железных руд 80-88
глинистое сырье 10-15
ванадиевый шлак 2-10



 

Похожие патенты:

Способ изготовления строительного кирпича, строительный кирпич и блок из строительных кирпичей используются при строительстве стен с высокой изолирующей способностью.

Изобретение относится к составам на основе зольного уноса и может быть использовано для изготовления сравнительно тонких керамических изделий. Состав на основе зольного уноса формируют из смеси на основе зольного уноса, содержащей более 70% зольного уноса по сухому весу состава, пластификатор, служащий для связки частиц зольного уноса в составе, и, по желанию, одну или более керамических добавок.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении керамических стеновых изделий и плитки. Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сжатии и изгибе получаемых керамических строительных материалов, повышение эффективности извлечения сапонитового продукта и обесшламливания оборотных вод алмазодобывающих предприятий, расширение сырьевой базы и улучшении экологической обстановки за счет использования техногенных отходов.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов шихты и сырьевых смесей для изготовления кирпича как лицевого, так и обычного, а также при производстве золокерамических камней.

Изобретение относится к области производства керамических материалов, преимущественно клинкерного и кислотоупорного кирпича, кислотоупорных плиток для кладки и облицовки в агрессивных средах и в средах с влажным режимом.

Изобретение относится к производству строительных материалов на основе природного минерального сырья, а именно к составам для изготовления керамической облицовочной плитки для внутренних и наружных отделочных работ.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству облицовочной плитки. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает, мас.%: кирпичная глина 50,0-56,0, плиточный бой 0,1-0,5, нефелиновый концентрат 9,0-11,0, трепел 25,9-31,9, парафин и/или стеарин 0,1-0,5, фосфорит 6,5-8,5.
Изобретение относится к области производства легких заполнителей для бетонов. Способ изготовления заполнителя для бетона включает подготовку массы на основе легкоплавких глин, способных вспучиваться в условиях термической обработки, введение в количестве 2-8% от ее объема молотого и просеянного через сито № 063 боя силикатного кирпича, увлажнение битумной и/или дегтевой эмульсией до 17-26%, формование гранул, сушку гранул до влажности 1-6%, обжиг гранул при температуре 900-1100°C и охлаждение гранул до температуры 20-50°C.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов керамических масс для изготовления стеновых материалов: лицевого кирпича, блоков.

Изобретение относится к области утилизации гальванических шламов в производстве стеновых строительных материалов из малопластичных глин и может быть использовано при изготовлении изделий для облицовки фасадов и внутренних стен.

Изобретение относится к устройствам сепарации пластикового лома, который представляет собой полимерные отходы разной фактуры, имеющие различную плотность и аэродинамические характеристики, и может быть использовано для сепарации измельченных отходов, образующихся при переработке ПЭТ бутылки.

Изобретение относится к устройствам для переработки отходов и может быть использовано при утилизации нефтешламов для получения альтернативного вида топлива. Устройство для утилизации нефтешламов содержит топку с газовой горелкой, которая выполнена с возможностью установки в ней и подключения к технологическим магистралям и съема, приемный бункер для загружаемых в него нефтешламов для проведения термолиза с образованием парогазовой смеси и твердого углеродистого остатка.

Изобретение относится к области утилизации органических отходов, в частности осадков городских сточных вод, с получением продуктового газа и дальнейшего его сжигания для получения тепла, а также с получением гранулированного шлака и его использования в качестве строительного материала.

Способ обезвреживания и утилизации нефтесодержащего шлама включает смешивание негашеной извести с нефтесодержащим шламом и поверхностно-активным веществом, затем осуществляют гашение извести путем добавления воды в количестве, необходимом для полного гашения извести, после гашения извести добавляют обезвреживающие сорбенты, после чего осуществляют итоговое перемешивание, при этом в качестве ПАВ используют ПАВ, придающее гидрофобность, а в качестве обезвреживающих сорбентов используют отработанный силикагель, который является отходом от установок осушки природного газа, и отработанный цеолит, который является отходом от установок сероочистки газов.

Способ переработки отходов сортирования сульфатной целлюлозы относится к безотходным и ресурсосберегающим технологиям в целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использован в производстве формованных изделий различного назначения.

Изобретение относится к способу удаления органических растворителей из влажной багассы растения, не являющегося гевеей, содержащего природный каучук в отдельных клетках растения, включающему использование некоторого количества указанной влажной багассы, которая содержит до 45 мас.% объединенных органических растворителей и воды (в расчете на общую массу влажной багассы) и не более 0,1 мас.% каучука; нагревание указанной влажной багассы до температуры по меньшей мере 100°С, в результате чего происходит выпаривание органических растворителей; получение высушенной багассы, которая содержит не более 1 мас.% органических растворителей.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является полное обеззараживание строительных материалов и грунта без вывоза их на специализированные полигоны захоронения при ликвидации последствий деятельности объектов по хранению и уничтожению химического оружия, производству химического оружия и высокотоксичных веществ, включая рекультивацию прилегающей территории.

Настоящее изобретение относится к охране окружающей среды, а конкретно к снижению негативного влияния на экологию и увеличению эффективности обезвреживания твердых отходов, и может быть использовано для обезвреживания твердых отходов, в том числе ртутьсодержащих отходов, образующихся результате производственной деятельности, в том числе ртутных термометров, энергосберегающих ламп, люминесцентных ламп и прочих отходов, содержащих ртуть.

Изобретение относится к утилизации органических отходов, а именно к устройствам для их переработки путем пиролиза с получением генераторного газа, и может быть использовано для утилизации отходов заводов по производству риса и овса с получением аморфного кремнийсодержащего остатка.

Изобретение направлено на повышение мобильности установки и снижение транспортных расходов установки для переработки отходов бурения в готовый прочный сыпучий формованный строительный материал - искусственный камень.
Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для утилизации отходов производства, содержащих фторсиликаты: тетрафторид кремния, кремнефтористую кислоту, гексафторсиликат натрия. Фторсиликаты обрабатывают гидроксидом натрия и/или карбонатом натрия при температуре 80-100°С. Полученные фторид натрия и раствор силиката натрия разделяют фильтрацией. Фторид натрия либо выделяют, либо обрабатывают концентрированной серной кислотой при температуре 130-150°С и выделяют фторид водорода, который поглощают водой с образованием фтороводородной кислоты. Полученный после выделения фторида водорода остаток обрабатывают гидроксидом и/или карбонатом натрия с образованием сульфата натрия. Раствор силиката натрия подвергают обработке углекислым газом и выделяют диоксид кремния. Обеспечивается утилизация отходов производства, образующихся при производстве фосфорных удобрений и переработке алюминиевых руд, с получением из них чистых продуктов. 6 табл., 10 пр.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изделий стеновой керамики, в частности декоративных керамических кирпича и камней. Технический результат – увеличение прочности и морозостойкости, снижение водопоглощения, получение декоративных изделий. Способ получения сырьевой смеси для декоративной стеновой керамики, содержащей шламистую часть отходов обогащения железных руд, глинистое сырье и ванадиевый шлак, включающий сушку компонентов, измельчение указанных шлака и сырья и их последующее смешение, гранулирование с получением гранулированной пресс-массы, ее полусухое прессование и обжиг изделий, где осуществляют увлажнение указанной шламистой части и гранулирование ее в турболопастном смесителе-грануляторе до получения гранул преимущественного размера 1-3 мм при частоте вращения лопастей 20-25 с-1, с последующим опудриванием их смесью глинистого сырья и ванадиевого шлака при следующем соотношении компонентов, масс. : шламистая часть отходов обогащения железных руд 80-88, глинистое сырье 10-15, ванадиевый шлак 2-10. 1 ил., 3 табл., 1 пр.

Наверх