Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий
Владельцы патента RU 2254309:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Технический результат - вовлечение техногенного сырья в производство строительных материалов, снижение температуры обжига, повышение прочности, коэффициента конструктивного качества и морозостойкости изделий. Сырьевая смесь содержит следующие компоненты, мас.%: микрокремнезем 52,7-56,3, зола-унос 42,5-46,5, пыль электрофильтров основного производства алюминия 0,8-1,2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из вышеназванной сырьевой смеси включает приготовление шихты, формование, сушку, обжиг при 800°С и дополнительное пропаривание изделий после обжига. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано для изготовления строительных материалов.
Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая, мас.%: глиежи - 23...41, микрокремнезем - 77...59 [1].
Недостатком указанной смеси является относительно низкие значения прочности и морозостойкости и повышенная температура обжига.
Технический результат - вовлечение техногенного сырья в производство строительных материалов, повышение прочности, морозостойкости и коэффициента конструктивного качества, снижение температуры обжига.
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, содержащая микрокремнезем и алюмосиликатный компонент, включает в качестве алюмосиликатного компонента золу-унос с содержанием СаО 20...35 мас.%, а также дополнительно включает органоминеральную добавку в виде пыли электрофильтров основного производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Микрокремнезем | 52,7...56,3 |
| Зола-унос | 42,5...46,5 |
| Пыль электрофильтров | 0,8...1,2 |
Микрокремнезем производства кристаллического кремния является дисперсным отходом с удельной поверхностью 25...34 м2/г и содержанием аморфного оксида кремния до 93 мас.%. Химический состав микрокремнезема (в мас.%): SiO2 86-93; Fе2О3 0,14-1,28; MgO 1,03-1,20; Na2O 0,39-0,46; K2О 0,28-0,42; Аl2О3 0,7-1,05; СаО 0,26-0,44; ППП 3,7-5,29.
Алюмосиликатный компонент - высококальциевая зола-унос образуется от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского бассейна и содержит, мас.%: SiO2 40-55; Аl2О3 4-10; Fе2О3 6-14; СаО 20-35; MgO 3-6; К2O 0,3-1,5; Na2O 0,2-0,5; SO3 0,9-5; СаОсв 3-13; горючих примесей - более 2. (ГОСТ 11717-84)
Пыль электрофильтров представляет собой дисперсный отход бурого цвета с размером частиц 5-8 мкм. Выбор пыли электрофильтров в качестве добавки для интенсификации процессов спекания техногенного сырья и улучшения свойств керамических изделий обусловлен наличием в ее составе целого ряда ценных (маловязких в температурном интервале обжига керамических изделий) минерализующих составляющих: фторидов кальция, магния, алюминия, криолита и др. Пыль электрофильтров Братского алюминиевого завода содержит, маc.%: F - 16,0; Аl -12,0; Na - 9,9; Ca - 0,46; Mg - 0,1; Fе2O3 - 2,87; SiO2 - 0,65; ППП - 38%.
Сочетание микрокремнезема и высококальциевой золы-уноса обуславливает образование при обжиге высокопрочных, долговечных кристаллических фаз - полевых шпатов, кристобалита, упрочняющих керамический черепок.
Известен способ изготовления керамических изделий, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг изделий при 900...950°С [1]. Недостатком указанного способа являются повышенные затраты на обжиг и низкая прочность обожженных изделий.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление шихты, формование, сушку, обжиг при 800°С и дополнительное пропаривание изделия после обжига.
Пример 1. Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода, высококальциевую золу-унос, образуемую от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского бассейна и пыль электрофильтров Братского алюминиевого завода.
Золу-унос смешивают с микрокремнеземом и пылью электрофильтров, после чего вводят воду в количестве, необходимом для получения шихты влажностью 16%. Содержание ингредиентов (в маc.%) в предлагаемых составах приведено в табл.1 (составы №1, 2, 3, см. в конце описания). Из полученной шихты методом полусухого прессования при давлении 25 МПа формуют образцы-цилиндры диаметром 40 мм, которые высушивают при 60°С до постоянной массы и обжигают при 800°С.
Для обожженных изделий определяют среднюю плотность, водопоглощение, морозостойкость, прочность при сжатии и рассчитывают коэффициент конструктивного качества.
Конкретные значения оцениваемых параметров по п.1 приведены в табл. 1.
Пример 2. Изделия, изготовленные по п.1, высушивают при 60°С до постоянной массы и обжигают при 800°С. После обжига образцы пропаривают в пропарочной камере по режиму: (2+3+3+2) ч.
Для обожженных изделий определяют среднюю плотность, водопоглощение, прочность при сжатии сухих и пропаренных изделий.
Дополнительное пропаривание обожженного материала приводит к гидратации низкоосновных минералов, образовавшихся в процессе обжига наряду с традиционной керамической составляющей, что в свою очередь обеспечивает дополнительный прирост прочности изделий при пропаривании.
Конкретные значения оцениваемых параметров по п.2 приведены в табл.2.
Предлагаемый способ обеспечивает повышение прочности в 1,5...2,3 раза.
Источник информации
1. Патент РФ №2130912, МКИ6 С 04 В 35/14, 35/16. Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий. М.А.Садович, Н.А.Лохова, О.Е.Волкова, Е.И.Яковлев // Бюл. Откр. Изобр. - 1999. - №15.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты составов и свойства изделий | Содержание ингредиентов (мас.%) в составе | Известный состав | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Микрокремнезем | 52,7 | 54,5 | 56,3 | - |
| Зола-унос | 46,5 | 44,5 | 42,5 | - |
| Пыль электрофильтров | 0,8 | 1,0 | 1,2 | - |
| Водопоглощение, мас.% | 34 | 36 | 37 | 28,7...29,3 |
| Средняя плотность, кг/м3 | 1245 | 123 7 | 1226 | 1249...1263 |
| Коэффициент конструктивного качества ×10-2 МПа/(кг/м3) | 1,8 | 1,9 | 1,7 | 1,0...1,2 |
| Морозостойкость, циклы | 35 | 35 | 35 | 15 |
| Таблица 2 | ||||
| Компоненты составов и свойства изделий | Содержание ингредиентов (мас.%) в составе | Известный состав | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Микрокремнезем | 52,7 | 54,5 | 56,3 | --- |
| Зола-унос | 46,5 | 44,5 | 42,5 | --- |
| Пыль электрофильтров | 0,8 | 1,0 | 1,2 | --- |
| Водопоглощение, мас.% | 34 | 36 | 37 | 28,7...29,3 |
| Средняя плотность, кг/м3 | 1245 | 1237 | 1226 | 1249...1263 |
| Коэффициент конструктивного качества ×10-2, МПа/(кг/м3) | 1,8 | 1,9 | 1,7 | 1,0...1,2 |
| Прочность при сжатии после пропаривания, МПа | 29,7 | 31,3 | 28,5 | --- |
| Прочность при сжатии после увлажнения, МПа | --- | --- | --- | 16,4...22,9 |
| Морозостойкость, циклы | 35 | 35 | 35 | 15 |
1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, содержащая микрокремнезем и алюмосиликатный компонент, отличающаяся тем, что она включает в качестве алюмосиликатного компонента золу-унос с содержанием СаО 20-35 мас.%, а также дополнительно включает органоминеральную добавку в виде пыли электрофильтров основного производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Микрокремнезем | 52,7-56,3 |
| Зола-унос | 42,5-46,5 |
| Пыль электрофильтров | 0,8-1,2 |
2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг и дополнительную обработку, отличающийся тем, что изделия обжигают при 800°С и после обжига пропаривают.
