Керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновому (строительному) и дорожному (мостовому) клинкерному кирпичу, получаемых на основе камнеподобного глинистого сырья – аргиллита и его разновидностей. Керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича, включающая аргиллит и воду, содержит аргиллит, измельченный до размера менее 1,0 мм при содержании фракции 0-0,5 мм не менее 80%, и дополнительно апатитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, масс. %: указанный аргиллит 76,5-83,5, апатитовый концентрат 0,5-5,5, вода 16,0-18,0. Технический результат – повышение прочности и снижение водопоглощения изделий. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновому (строительному) и дорожному (мостовому) клинкерному кирпичу, получаемых на основе камнеподобного глинистого сырья - аргиллита и его разновидностей.

Кирпич клинкерный - это изделие, имеющее высокую прочность и низкое водопоглощение, обеспечивающее эксплуатационные характеристики в сильноагрессивной среде и выполняющее функции декоративного материала.

Стеновой клинкерный кирпич выпускается согласно ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия» и предназначен для кладки стен, архитектурных элементов, цоколей, фундаментов, сводов, стен, подверженных большой нагрузке и т.д. Он должен иметь водопоглощение менее 6%, предел прочности при сжатии 30-100 МПа, предел прочности при изгибе - более 4,4 МПа, морозостойкость - не ниже F75.

Дорожный клинкерный кирпич выпускается согласно ГОСТ 32311-2012 «Кирпич керамический клинкерный для мощения» и предназначен для устройства дорог, тротуаров, пешеходных дорожек, архитектурно-декоративных ландшафтных элементов и т.д. Он должен иметь водопоглощение менее 2,5%, предел прочности при изгибе - более 7,5 МПа, морозостойкость - не ниже F200, истираемость - менее 1,5 г/см2.

В некоторых источниках в общем виде указывается на возможность получения изделий стеновой керамики на основе аргиллитов - «Временное руководство по проектированию предприятий по производству кирпича и керамических камней. Нормы технологического проектирования» (М., 1989), «Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Глинистые породы» (М., 2007). Однако конкретных рекомендаций, технологических параметров, свойств получаемых изделий в данных источниках не приводится.

Известна керамическая масса, включающая мас. %: аргиллиты - 69,0-74,8; диопсидсодержащая порода - 10-15; стеклобой - 9,5-10,5; гипс строительный - 4,92-5,1; алюминиевая пудра - 0,58-0,6; гидроксид натрия, 2 н. раствор - 29,6-30,0% сверх 100% от сухой смеси, В/Г - 0,42-0,45. Недостатком этой массы является сложный состав, низкая прочность и плотность изделий, и возможность их использования только как теплоизоляционных (см. патент RU 2484063 C1, С04В 38/02; 33/00, опубл. 10.06.13, бюл. 16).

Наиболее близким техническим решением является керамическая масса для изготовления строительного кирпича, включающая аргиллит, туфоаргиллит, железистый кек никелевого производства и воду при следующем соотношении компонентов, масс. %: аргиллит 15,35-17,85, туфоаргиллит 61,4-63,9, железистый кек 2,07-3,73, вода остальное (см. А.С. SU 1768555 A1, С04В 33/00, опубл. 15.10.92, бюл. 38).

Недостатком указанной массы является то, что данная керамическая масса склонна к вспучиванию при температурах обжига 1050-1100°С, изделия на ее основе обладают большим водопоглощением и относительно небольшой прочностью, что не позволяет на ее основе получить клинкерный кирпич.

Задачей изобретения является повышение прочности и снижение водопоглощения изделий, получение стенового и дорожного клинкерного кирпича, отвечающего требованиям нормативных документов на основе камнеподобного глинистого сырья (аргиллитов) за счет введения добавки апатитового концентрата.

Сущность изобретения достигается за счет того, что керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича, включающая аргиллит и воду, дополнительно включает апатитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Аргиллит, измельченный до размера
менее 1,0 мм при содержании
фракции 0-0,5 мм не менее 80% 76,5-83,5
Апатитовый концентрат 0,5-5,5
Вода 16,0-18,0

Технический результат заключается в следующем. Введение апатитового концентрата в тонкодисперсном состоянии способствует улучшению спекания формовочных масс и, соответственно, снижению водопоглощения и повышению прочности обожженных изделий. Это обусловлено тем, что апатитовый концентрат содержит в своем составе минерал апатит, краткая формула которого 3СаО⋅Р2О5. Данный минерал является сильным плавнем и минерализатором в процессе спекания. Минерализаторы - это вещества, вводимые в сырьевую смесь в небольшом количестве (от долей %) и активно участвующие в спекании и образовании новых минеральных фаз. Также апатитовый концентрат содержит в своем составе около 15% минерала - нефелин (K2O⋅3Na2O⋅2Al2O3⋅9SiO2). Высокое содержание оксидов щелочных металлов делает этот минерал сильным плавнем. Он начинает плавиться при температуре 950°С. Содержание оксида фосфора, оксида кальция и оксидов щелочных металлов в апатитовом концентрате обуславливает его эффективность как активизатора спекания даже при вводе в небольших количествах. Важным является момент, что ввод апатитового концентрата позволяет получить черепок с высокой степенью спекания при температурах до 1100°С. Особенно это важно для керамических масс с повышенным содержанием оксидов железа, какими и являются массы на основе аргиллитов и аргиллитоподобных глин. Это связано с тем, что при температурах выше 1100°С из оксида железа частично происходит удаление кислорода:

3Fe2O3=2Fe3O4+0,5O2 ↑, или 2Fe2O3=4FeO+O2 ↑.

При этом черепок уже в значительной степени уплотнен, поэтому кислород не может свободно удалиться и содействует вспучиванию. Поэтому период спекания при конечных температурах должен проходить достаточно продолжительное время, а это влечет за собой увеличение размеров печей, повышенный расход топлива на обжиг, количества обжиговых вагонеток и т.д., что экономически нецелесообразно. Поэтому обжиг желательно проводить при температурах не выше 1100°С.

При степени измельчения менее 0,5-1,0 мм аргиллиты приобретают удовлетворительные формовочные свойства, способность к интенсивному спеканию при обжиге и к активному взаимодействию между слагающими компонентами, что способствует получению изделий с необходимыми свойствами. Повышенная природная плотность аргиллитов способствует повышенной плотности обожженных изделий, их низкой пористости и водопоглощению.

Характеристика исходных материалов

1. Аргиллиты.

Аргиллиты - камнеподобные породы, не размокающие в воде, образующиеся в результате уплотнения и эпигенеза глин. По минеральному составу аргиллиты практически не отличаются от глин. Согласно ГОСТ 21216-2014 «Сырье глинистое. Методы испытаний» (п. 3.3) сырье глинистое камнеподобное - это плотные и хрупкие глинистые породы влажностью 3-9%, не размокающие или плохо размокающие в воде. К камнеподобному глинистому сырью относят уплотненные и аргиллитоподобные глины, аргиллиты, туфоаргиллиты, глинистые и углистые сланцы, алевролиты, а также переходные разновидности между этими породами. На практике, как правило, все эти породы называют аргиллитами.

В среднем глинистая составляющая аргиллитов представлена в большей мере гидрослюдами (в среднем 50-70%), каолинитом (20-30%), хлоритом (5-15%) и в небольшом количестве могут присутствовать смешаннослойные глинистые минералы. Помимо глинистых минералов в аргиллитах всегда присутствуют кварц, полевые шпаты, слюды, глауконит, опал, халцедон, оксиды железа и целый ряд акцессорных минералов. Часто аргиллиты обогащены углефицированным органическим веществом.

По химическому составу аргиллиты не имеют принципиальных отличий от гидрослюдистых и гидрослюдисто-каолинитовых глин. Усредненный химический состав характеризуется содержанием, % по массе: SiO2 52,0-64,0; AI2O3 15,0-24,0; Fe2O3 4,0-7,0; CaO 0,5-7,0; MgO 1,0-3,0; К2О 2,5-4,5; Na2O 1,0-2,0. Особенностями являются повышенное содержание оксида алюминия в сравнении с суглинками и оксидов калия и магния, что согласуется с минералогическим составом.

При измельчении аргиллиты приобретают формовочные свойства. Наблюдается прямая зависимость - чем тоньше измельчено сырье, тем выше пластичность и лучше формуемость. Применяемые технологии и используемое оборудование в настоящее время при производстве кирпича позволяют измельчать сырье до фракции 0-0,5 мм. Более тонкое измельчение существенно увеличивает затраты и экономически нерационально. Черепок на основе аргиллитов в сравнении с суглинками и глинами отличается повышенной плотностью и прочностью. Россия располагает крупнейшей сырьевой базой камнеподобного глинистого сырья, однако, несмотря на многие положительные свойства аргиллитов и их большую ценность как сырья для строительной керамики, они не нашли широкого применения в силу ряда объективных и субъективных причин.

2. Апатитовый концентрат.

Апатитовый концентрат является продуктом переработки апатит-нефелиновых руд, служит высококачественным фосфатным сырьем и используется в основном для производства минеральных удобрений и фосфорных соединений. Производится АО «Северо-Западная Фосфорная Компания». Всего согласно ТУ 2111-001-64700723-2014, производится три сорта апатитового концентрата, большая часть которого поставляется на российские химические предприятия. Массовая доля пентаоксида фосфора (Р2О5) в пересчете на сухое вещество составляет 38,0-39,0%. Содержание собственно апатита составляет 84-86%. Также в количестве до 15% присутствует нефелин. Зерновой состав на 95% представлен фракцией 0-0,315 мм, при содержании фракции 0-0,16 мм составляет 70-90%. Апатитовый концентрат - негорючее вещество, пылевоздушные смеси пожаровзрывобезопасны.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены стандартные образцы кирпича полнотелого размером 250×120×65 мм и 200×100×62 мм с различным соотношением вышеперечисленных компонентов. В качестве сырья был использован типичный аргиллит Южночеревковского месторождения Ростовской области.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно камнеподобная глинистая порода - аргиллит - измельчалась на щековой дробилке, молотковой дробилке и дезинтеграторе, после чего просеивалась на ситах с заданным размером ячеек до максимальной крупности частиц менее 1 мм. При этом содержание фракции 0-0,5 мм составляло не менее 80%. Затем измельченный аргиллит тщательно перемешивался с апатитовым концентратом в заданном соотношении компонентов и равномерно увлажнялся до нормальной формовочной влажности, которая составляла в среднем 16%. Приготовленная смесь вылеживалась в условиях, исключающих высыхание в течение 6-12 часов, и затем из нее формовались изделия. После сушки в течение 48 часов изделия обжигались с выдержкой при максимальной температуре 1050 и 1100°С 4 часа.

Физико-механические показатели, подтверждающие свойства изделий, полученных на основе керамических масс, включающих аргиллит и апатитовый концентрат, представлены в таблице.

Результаты проведенных испытаний показали, что введение апатитового концентрата более 5,5% не приводит к существенному улучшению свойств изделий и по технико-экономическим причинам это нецелесообразно, так как необходимые свойства изделий уже получены. Без добавки апатитового концентрата получить дорожный клинкерный кирпич нельзя, а стеновой - только при температурах выше 1100°С. Полученные образцы изделий отвечают необходимым требованиям по морозостойкости, а для клинкерного кирпича и по истираемости и кислотостойкости (>95%).

Керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича, включающая аргиллит и воду, дополнительно включает апатитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Аргиллит, измельченный до размера
менее 1,0 мм при содержании
фракции 0-0,5 мм не менее 80% 76,5-83,5
Апатитовый концентрат 0,5-5,5
Вода 16,0-18,0



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается производства керамзита. Сырьевая смесь для производства керамзита содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 51,0-54,0, муллит 20,0-26,0, воду 23,0-26,0.

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы, преимущественно, для изготовления облицовочной плитки. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает, мас.

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает, мас.%: кирпичная глина 41,9-43,9; керамический бой 0,1-1,0; нефелиновый концентрат 22,0-24,0; вспученный перлит 9,0-11,0; мел 0,1-1,0; трепел 22,0-24,0.

Изобретение касается производства искусственных пористых заполнителей для бетонов. Сырьевая смесь для производства искусственного пористого заполнителя содержит, мас.%: легкоплавкую глину 97,0-99,5, измельченные и просеянные через сито №5 отходы производства древесно-волокнистых плит – обрезки, бракованные изделия 0,5-3,0.

Изобретение относится к производству искусственных пористых заполнителей для бетонов. Сырьевая смесь для производства искусственного пористого заполнителя содержит, мас.%: легкоплавкую глину 95,0-99,5, измельченный и просеянный через сито №2,5 кианит 0,5-5,0.

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.

Расклинивающий агент для применения для разрыва геологических формаций получают из бокситовых руд и кальцийсодержащего соединения. Расклинивающий агент содержит, мас.%: 25-75 Al2O3, 0-70 SiO2, по меньшей мере 3 СаО и менее 0,1 кристобалита, а также по меньшей мере 5 (предпочтительно более 10) мас.% кальцийсодержащей кристаллической фазы, представляющей собой анортит.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических расклинивающих агентов, предназначенных для использования при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта.

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 области технологии силикатов и может быть использовано для изготовления печных изразцов. Шихта для изготовления печных изразцов содержит, мас.%: глину тугоплавкую 87,8-87,9, сульфитно-дрожжевую бражку 0,05-0,17, измельченный и просеянный через сито № 063 циркон 5,0-7,0, измельченный и просеянный через сито № 063 глауконит 5,0-7,0, измельченное и просеянное через сито № 063 хозяйственное мыло 0,03-0,05.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительной керамике, и может быть использовано в технологии производства керамического рядового кирпича. Технический результат заявляемого решения - повышение прочности и снижение водопоглощения. Шихта для изготовления керамического рядового кирпича, включающая глину, буровой шлам и стеклобой, c крупностью компонентов не более 0,32 мм, а буровой шлам в качестве основного компонента содержит попутные продукты добычи нефти и газа с высоким содержанием оксида кальция СаО 21,28% при следующем соотношении компонентов, масс. %: глина легкоплавкая 67-50, буровой шлам с содержанием СаО 21,28% 30-45, стеклобой 3-5. 2 табл.

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы преимущественно для изготовления облицовочной плитки. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает, мас.%: каолин 42,0-48,0; фосфорит 3,0-4,0; полевой шпат 23,0-25,0; кварц жильный 23,0-25,0; отвальный гранулированный шлак медно-никелевого производства 2,0-5,0. Технический результат изобретения – повышение прочности изделий, полученных из керамической массы. 1 табл.

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки, изразцов. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки, изразцов включает, мас. %: беложгущаяся глина 59,9-64,9; керамический бой 0,1-1,0; нефелиновый концентрат 10,0-13,0; вспученный перлит 9,0-11,0; мел 0,1-1,0; трепел 13,0-17,0. Технический результат - повышение термостойкости изделий. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов керамических масс для производства кирпича. Керамическая масса для производства кирпича содержит, мас.%: кирпичная глина 83,0-86,5; измельченный брак кирпича после сушки 0,5-1,0; измельченный бой керамического кирпича после обжига 10,0-14,0; портландцемент или шлакопортландцемент 0,5-1,5; этилсиликонат натрия или метилсиликонат натрия 0,5-1,5. Технический результат - повышение морозостойкости кирпича. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов керамических масс для производства кирпича. Керамическая масса для производства кирпича содержит, мас.%: кирпичная глина 82,8-86,2; измельченный брак кирпича после сушки 0,5-1,0; измельченный бой керамического кирпича после обжига 0,5-1,0; кварцевый песок 10,0-14,0; портландцемент или шлакопортландцемент 0,9-1,2; мылонафт 0,5-1,0; борат кальция 0,1-0,3. Технический результат - повышение морозостойкости кирпича. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс для производства кирпича. Керамическая масса для производства кирпича содержит, мас.%: глину тугоплавкую 72,0-78,0; кварциты 20,0-26,0; каменный уголь 0,5-1,5; нефтяной битум 0,5-1,5. Технический результат - повышение морозостойкости. 1 табл.

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве фасадной плитки. Керамическая масса включает, мас. %: глина беложгущаяся 66,0-73,0; вспученный перлит 8,0-10,0; доменный гранулированный шлак 4,0-6,0; шлакопортландцемент 2,0-3,0; кварцевый песок 10,0-12,0; циркон 2,0-4,0. Технический результат - повышение морозостойкости плитки. 1 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновому и дорожному клинкерному кирпичу, получаемых на основе камнеподобного глинистого сырья – аргиллита и его разновидностей. Керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича, включающая аргиллит и воду, содержит аргиллит, измельченный до размера менее 1,0 мм при содержании фракции 0-0,5 мм не менее 80, и дополнительно апатитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, масс. : указанный аргиллит 76,5-83,5, апатитовый концентрат 0,5-5,5, вода 16,0-18,0. Технический результат – повышение прочности и снижение водопоглощения изделий. 1 табл.

Наверх