Керамическая масса для производства строительного кирпича
Владельцы патента RU 2763232:
Открытое акционерное общество "Обольский керамический завод" (BY)
Учреждение образования "Витебский государственный технологический университет" (BY)
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно изготовлению керамического кирпича из керамической массы, включающей легкоплавкую глину, шамот, песок, а в качестве отощающей добавки используются непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях. Добавление непрокаленных осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей в количестве 5-10 мас. % при производстве изделий из глинистого сырья способствует снижению температуры обжига и появлению расплава, что приводит к процессам кристаллизации твердых минералов из расплава и увеличению количества стеклофазы, определяющей повышение прочностных свойств изделий. Керамическая масса для производства строительного кирпича, включающая легкоплавкую глину, шамот, песок, дополнительно содержит в качестве отощающей добавки непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, при следующем соотношении компонентов, мас. %: легкоплавкая глина – 75-79; шамот – 4-7; песок – 12-20; непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей – 5-10. 2 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к изготовлению кирпича керамического.
Известен состав для изготовления керамического кирпича [1], включающий легкоплавкую глину, шамот, песок и прокаленные неорганические отходы станций обезжелезивания. Недостатком этого состава является то, что его применение требует прокаливания, размола и просеивания, что является относительно энергоёмким процессом, в результате чего значительно повышается стоимость строительного кирпича на его основе.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является замена в составе сырья для изготовления керамического строительного кирпича прокаленных неорганических отходы станций обезжелезивания непрокаленными осадками химводоподготовки теплоэлектроцентралей. Использование непрокаленных осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей позволяет снизить энергетические затраты и снизить себестоимость готовой продукции.
Поставленная техническая задача решается тем, что керамическая масса для производства строительного кирпича, включающая легкоплавкую глину, шамот, песок дополнительно содержит в качестве отощающей добавки непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| легкоплавкая глина | 75-79 |
| шамот | 4-7 |
| песок | 12-20 |
| непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей | 5-10, |
при этом непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей имеют следующий оксидный состав (усредненное содержание), мас. %:
| SiO2 – 0,24 | CaO – 47,66 |
| Al2O3 – 0,64 | MgO –2,26 |
| Fe2O3 – 1,77 | П.п.п. – 44,15 |
| FeO – 2,85 | SO3 – н.о |
| TiO2 – 0,03 | Na2O – 0,20 |
| P2O5 – н.о | K2O – 0,08 |
Сопоставительный анализ показывает, что состав заявляемой керамической массы отличается от прототипа содержанием непрокаленных осадков химводоподготовки, образующихся на теплоэлектроцентралях, что свидетельствует о наличии отличительного признака заявляемого изобретения.
Непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, в совокупности с известными существенными признаками, обеспечивают достижение заявляемого технического результата за счёт наличия в керамической массе этих осадков в мелкодисперсной фазе, что свидетельствует о возможности получения более высокого технического результата и промышленной применимости заявляемого изобретения.
В качестве добавки в керамическую массу используются непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей. Осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей, представляют собой пастообразную массу коричневого цвета с рабочей влажностью 17-20%. Состав осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей (усредненное содержание) установлен методами рентгенофлуоресцентного, микрорентгеноспектрального и рентгенофазового анализов и составляет (мас. %): (Ca,Mg)CO3 – 71,1; SiO2 – 10,2; FeO – 8,6; Al2O3 – 4,9;K2O – 1,2; ZnO – 0,5; TiO2 – 0,4; Na2O – 0,3, суммарное содержание остальных примесей, кислорода и других легких элементов – 2,8 %. Гранулометрический состав шамота (массовая доля зёрен в %):
| 5-3 мм | 2,5-7,0 |
| 3-2 мм | 10-20 |
| 2-1 мм | 20-40 |
| 2,0-0,5 мм | 10,0-0,5 |
| 0,50-0,25 мм | 5-20 |
| менее 0,25 мм | 30,0-13,5 |
Гранулометрический состав осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей установлен методом сухого просеивания набором сит [2]. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Гранулометрический состав осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей
| Рег. № 20479 |
Размер частиц (остаток на сите), мм | |||||
| Менее 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | |
| Количество, % | 21,5 | 11,1 | 22,9 | 13,1 | 9,6 | 20,3 |
Приготовление керамическую массу для производства строительного кирпича производится следующим образом. Легкоплавкая глина поступает в глинорыхлитель и дозируется питателем в соответствии с рецептурой в количестве 75-79 мас.%. Размеры кусков глины – не более 300 мм. Глина не должна иметь примесей вскрышных пород и растительного слоя. Карьерная влажность глины – 20,5-25,5 %. Отощающие добавки (шамот – 4-7 мас.%, песок – 12-20 мас.%, непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей – 5-10 мас.%) дозируются в соответствии с рецептурой и из боковых бункеров питателем и подаются на линию приготовления отощающих добавок. В молотковой дробилке (размер щели между колосниками 12 мм) посредством молотков производится их измельчение. Элеватором измельченная смесь подается на ситобурат, где производится рассев шамота на фракции. Шамот с размером фракции более 5 мм подается на домол в молотковую дробилку элеватором, подается на сито-бурат, затем в бункеры запаса.Крупность загружаемого материала не более 250 мм, размер фракций получаемого после дробления материала не более 5 мм. Процесс приготовления глиномассы производится на одной технологической линии, на которой установлено следующее оборудование: глинорыхлитель, питатель, вальцы камневыделительные, вальцы тонкого помола, смеситель двухвальный с фильтрующей решеткой, вальцы тонкого помола. Из глинозапасника глина подается на глинорыхлитель, где производится её измельчение. Добавки подаются через боковые питатели. Все компоненты глиномассы в заданных количества поступают на камневыделительные вальцы, вальцы тонкого помола, двухвальный смеситель, где перемешиваются с отощающими добавками, измельчаются и усредняются. Отсюда глиномасса подается на вальцы тонкого помола для окончательного усреднения. Размер кусков глины на глинорыхлитель должен поступать не более 200-300 мм. Размер кусков после рыхления не более 200 мм. Из бункера-накопителя глиномасса по конвейеру поступает в смеситель и далее в пресс, где производится формование кирпича. Формовочная влажность глиномассы 17±2%. Резка осуществляется на автоматах однострунной и многострунной резки. Диаметр резательной проволки 1,2±0,2 мм. Зазор между шнеком и рубашкой пресса 3±1 мм. Разряжение в вакуум-камере – 0,093±0,004 МПа. Давление в голове пресса: полнотелый кирпич – 0,8-1,2 кПа, пустотелый – 1,5-2,2 кПа. Далее по конвейеру кирпич подается на сушильные вагонетки к Роботу №1. Сушка осуществляется в трех туннельных сушилках непрерывного действия. В двух по «мягкому» режиму, в третьей – «жесткая» сушка. Подача и отбор теплоносителя верхние. Источником теплоносителя для сушилок служат отходящие газы зоны охлаждения туннельной печи и воздух из теплогенератора. Сушила работают в непрерывном режиме. Температура теплоносителя на входе в туннельные сушила 30-35°С, на выходе из туннельных сушил – 70-90°С. Относительная влажность кирпича на входе в туннельные сушила – 16,5-20 %, на выходе из сушил – 1,5-3,0%. Срок сушки – 30-44 часа. Процесс сушки осуществляется в автоматическом режим и контролируется через компьютер. Режим проталкивания вагонеток с кирпичом в туннельные сушилки согласно графика. Вагонетки с кирпичом в автоматическом режиме забираются из сушилки и подаются к Роботу №2, который снимает высушенный кирпич и подает на стол группирования и к Роботу №3, а пустые рамки ставит на цепной транспортер подачи к роботу №1. Садка кирпича на печные вагонетки производится в автоматическом режиме Роботом №3 согласно заданной схемы. Печные вагонетки с посаженным подвозятся к накопительной камере и проталкиваются к туннельной печи. Из накопительной камеры обжиговая вагонетка электролафетом подается к печи согласно графика проталкивания. Обжиг кирпича и камня керамического производится в туннельной печи длиной 208 м, с плоским сводом и верхней подачей топлива. В зоне обжига расположено 72 горелки. Интервал проталкивания вагонеток в печь обжига составляет: при 24 толканиях – 60 минут; при 26 толканиях – 55 минут; при 28 толканиях – 51 минута Время обжига составляет 69, 63,5 и 59 часа соответственно. Температура обжига для кирпича рядового составляет 980-1000°С. Температура горячего воздуха, отбираемого из зоны охлаждения – 320-380°С. Температура в подвагонеточном пространстве – 40°C. Температура отходящих газов – 50-80°C.
Результаты испытаний образцов кирпича по физико-механическим показателям приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Физико-механические показатели кирпича
| Наименование показателя. Единицы измерения |
Номер пункта ТНПА, устанавливающего требования к продукции | Нормированное значение показателей, установленных ТНПА | Среднее значение показателей для пяти образцов |
||||
| Содержание непрокаленных осадков химводоподготовки ТЭЦ (мас. %) | |||||||
| 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | |||
| 1. Морозостойкость, циклы | СТБ 1160-99 п. 4.5 п. 5.5 |
не менее 15 | 19 | 19 | 20 | 20 | 18 |
| 2. Предел прочности МПа |
СТБ 1160-99 п. 4.4 п. 5.3 табл. 4 |
||||||
| 2а) При сжатии МПа |
5,0-30,0 | 30,0 | 27,6 | 37,6 | 37,3 | 29,7 | |
| 2б) При изгибе МПа |
0,9-4,4 | 4,2 | 4,6 | 4,7 | 3,7 | 3,7 | |
| 3. Водопоглощение % |
СТБ 1160-99 п. 5.4 |
не менее 8 | 16,0 | 16,1 | 15,9 | 15,8 | 15,7 |
Добавление непрокаленных осадков химводоподготовки теплоэлектроцентралей в количестве 5-10 мас. % при производстве изделий из керамической массы способствует снижению температуры обжига и появлению расплава, что приводит к процессам кристаллизации твердых минералов из расплава и увеличению количества стеклофазы, определяющей повышение прочностных свойств керамических изделий.
Непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, в совокупности с известными существенными признаками, обеспечивают достижение заявляемого технического результата за счёт наличия в керамической массе этих осадков в мелкодисперсной фазе, что свидетельствует о возможности получения более высокого технического результата и промышленной применимости заявляемого изобретения.
Использование для изготовления строительного керамического кирпича разработанной керамической массы позволяет исключить энергозатратные операции прокаливания и размола, снизить стоимость керамического кирпича на 10-15% за счёт снижения температуры обжига, повысить механическая прочность готового изделия на сжатие, морозостойкость и утилизировать осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей.
Источники информации
1. Патент BY18790, 2014.
2. МА. МН 63-98 «Сита лабораторные строительные».
3. ТР 1 – 2016 «Технологический регламент изготовления кирпича и камня керамического пластического формования».
Керамическая масса для производства строительного кирпича, включающая легкоплавкую глину, шамот, песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве отощающей добавки непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| легкоплавкая глина | 75-79 |
| шамот | 4-7 |
| песок | 12-20 |
| непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей | 5-10, |
при этом непрокаленные осадки химводоподготовки теплоэлектроцентралей имеют следующий оксидный состав (усредненное содержание), мас. %:
| (Ca,Mg)CO3 | 71,1 |
| SiO2 | 10,2 |
| FeO | 8,6 |
| Al2O3 | 4,9 |
| K2O | 1,2 |
| ZnO | 0,5 |
| TiO2 | 0,4 |
| Na2O | 0,3 |
| примеси | остальное |
