Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий

Изобретение предназначено для производства стеновых керамических изделий. Техническим результатом изобретения являются повышение морозостойкости при снижении средней плотности и температуры обжига материала. Сырьевая смесь включает следующие компоненты в соотношении, масс. %: микрокремнезем производства кристаллического кремния 33,9-54,5, золу-унос от сжигания бурых углей 44,5-63,5 и пыль электрофильтров основного производства алюминия 1,0-2,6. Пыль электрофильтров представляет собой отход бурого цвета и содержит фториды кальция, магния, алюминия, криолит и органические вещества. Способ включает приготовление шихты, формование, сушку, обжиг при 800^оС и увлажнение готовых изделий путём выдерживания в воде в течение суток. 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].

Недостатками указанной смеси являются 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 7-12 маc. %, а также дополнительно включает органоминеральную добавку в виде пыли электрофильтров основного производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем 33,9...5 4,5;

Зола-унос 44,5...63,5;

Пыль электрофильтров 1,0...2,6.

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является дисперсным отходом с удельной поверхностью 25...34 м ²/г и содержанием аморфного оксида кремния до 93 мас.%. Химический состав микрокремнезема (в мас.%): SiO₂ 86-93; Fе₂O₃ 0,14-1,28; MgO 1,03-1,20; Na₂O 0,39-0,46; К₂О 0,28-0,42; Аl₂О₃ 0,7-1,05; СаО 0,26-0,44; ППП 3,7-5,29.

Алюмосиликатный компонент - зола-унос с относительно низким содержанием оксида кальция образуется от сжигания бурых углей Азейского месторождения и содержит, мас.%: SiO₂ 43,0-49,6; Аl₂О₃ 23,9-24,2; Fе₂O₃ 6,9-20,6; СаО 6,9-11,8; MgO 1,3-1,6; K₂O 0,7-0,8; Na₂O 0,1-0,2; SO₃ 1,2-2,1.

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; Са 0,46; Mg 0,1; Fе₂O₃ 2,87; SiO₂ 0,65; ППП 38%.

Сочетание микрокремнезема и золы-унос с соотносительно низким содержанием оксида кальция обуславливает образование высокопрочных долговечных кристаллических фаз - полевых шпатов, муллита, кристоболита, упрочняющих керамический черепок.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ [1], включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг изделия при 900-950°С и увлажнение после обжига. Недостатками указанного способа являются относительно низкие значения прочности и морозостойкости и повышенная температура обжига.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление шихты, формование, сушку и обжиг при 800°С и дополнительное увлажнение изделия после обжига.

Пример 1. Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода, низкокальциевую золу-унос, образуемую от сжигания бурых углей Азейского месторождения, 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, 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 увлажняют путем выдерживания в воде в течение суток.

Для обожженных изделий определяют среднюю плотность, водопоглощение, морозостойкость, прочность при сжатии сухих и выдержанных в течение суток в воде изделий.

Увлажнение 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 увлажнении.

Конкретные значения оцениваемых параметров по п.2 приведены в табл.2 (см. в конце описания).

Предлагаемый способ обеспечивает повышение прочности в 1,5...2 раза.

Источники 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 ингридиентов (мас.%) в составе	Известный состав
1	2	3
Микрокремнезем	33,9	44,2	54,5	-
Зола-унос	63,5	54,0	44,5	-
Пыль электрофильтров	2,6	1,8	1,0	-
Водопоглощение, мас.%	29,7	31,4	33,2	28,7...29,3
Средняя плотность, кг/м3	1280	1250	1220	1249...1263
Прочность пpи сжатии, МПа	29,6	32	34,3	13,0...14,6
Коэффициент конструктивного качества ×10-2, МПа/(кг/м3)	2,3	2,5	2,8	1,0...1,2
Морозостойкость, циклы	35	35	35	15

Таблица 2
Компоненты составов и свойства изделий	Содержание ингридиентов (мас.%) в составе	Известный состав
1	2	3
Микрокремнезем	33,9	44,2	54,5	-
Зола-унос	63,5	54,0	44,5	-
Пыль электрофильтров	2,6	1,8	1,0	-
Водопоглощение, мас.%	29,7	31,4	33,2	28,7...29,3
Средняя плотность, кг/м3	1280	1250	1220	1249...1263
Прочность при сжатии, МПа	29,6	32	34,3	13,0...14,6
Коэффициент конструктивного качества ×10-2, МПа/(кг/м3)	2,3	2,5	2,8	1,0...1,2
Морозостойкость, циклы	35	35	35	15
Прочность при сжатии после 24 ч нахождения в воде, МПа	37,9	38,5	39,1	16,4...22,9
Примечание: 1 - для предлагаемого варианта приведены значения для образцов, обожженных при 800°С; 2 - для известного состава приведены значения для образцов, обожженных при 900...950°С.

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 7-12 мас.%, а также дополнительно включает органоминеральную добавку в виде пыли электрофильтров основного производства алюминия при следующем соотношении компонентов, маc.%:

Микрокремнезем 33,9-54,5

Зола-унос 44,5-63,5

Пыль электрофильтров 1,0-2,6

2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг и увлажнение, отличающийся тем, что изделия обжигают при 800^оС.