Смесь для получения силикатного кирпича (варианты)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий на основе щелочных вяжущих. Технический результат - расширение сырьевой базы за счет использования для производства отходов промышленности с одновременным сохранением высокого качества продукции. По первому варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь негашеная 5-10, указанный активатор 0,5-2,0, песок остальное. Указанная смесь предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г. Указанная смесь дополнительно содержит золу-унос в количестве 30-40 мас.%, предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г перед добавлением золы-уноса. По второму варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и песок, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, а песок размером не более 2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: совместный помол: песок 38-63,5, известь негашеная 5-10, указанный активатор 0,5-2,0; песок размером не более 2 мм остальное. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий на основе щелочных вяжущих.
Известно известково-песчаное вяжущее для изготовления силикатного кирпича (Патент РФ №2212386, МПК7 С04В 28/22, 2003) с использованием специального оборудования автоклавов.
Недостатком вяжущего являются большие энергозатраты при термовлажностной обработке изделия.
Известен способ с использованием автоклавов, в котором вяжущее готовят обработкой карбидной извести или ее смеси с песком для изготовления силикатного кирпича (Патент РФ №2235076, МПК7 С04В 28/20, 2004).
Вяжущее обладает недостатками описанного выше вяжущего.
Известен способ получения облицовочного силикатного кирпича (Патент РФ №2237641, МПК7 С04В 28/18, 2004). Вяжущее получают помолом феррохромового шлака до удельной поверхности 5500-6500 см2/г.
Недостатком является также то, что технология получения кирпича с использованием заявленного вяжущего энергоемкая.
Известна сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича (Заявка РФ №93043897, МПК6 С04В 28/22, 1995), которая содержит известь, кварцевый песок, фторидсодержащий отход суперфосфатного производства, щелочь, гипс и жидкое стекло при определенном соотношении.
Прочность кирпича при сжатии достаточно высока, однако недостатком смеси является многокомпонентность и повышенная энергоемкость, что приводит к удорожанию изделий.
Известная сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича и стеновых материалов (Патент РФ №2243180, МПК7 С04В 28/22, 2004), включающая известь, песок и добавку - керамзитовый гравий.
Недостатком смеси является повышенная энергоемкость, недостаточно высокая прочность изделий, получаемых с ее использованием.
Известен способ получения гидравлического вяжущего (Патент РФ №2200137, МПК С04В 7/44, 2003). Для приготовления вяжущего используют смесь оксидов кремнезема, кальция, магния, алюминия, железа, смесь подвергают помолу после термической обработки, восстановлению и грануляции расплава. После помола смеси возможно введение мелкодисперсных наполнителей: золошлаковых отходов угольных тепловых электростанций, отходов глиноземного производства - красного шлама. К полученной смеси возможно добавление воды и растворов щелочей натрия, калия и/или их солей в виде сульфатов, карбонатов.
Недостатком вяжущего является сложный способ получения и большие энергозатраты.
Известно вяжущее для производства силикатного кирпича, включающее песок и известь комовую (негашеную). Известь гасится с влажным песком в силосах в течение 2-4 часов (силосная технология) или производится совместный помол песка и извести, при котором резко сокращается время гашения извести до 10-20 мин (бессилосная технология) (Мамонтов С.Д. Бессилосная технология силикатного кирпича. - М.: Стройиздат, 1975 - с.3).
Затем смесь песка и извести гашеной смешивают в смесителе до влажности 6-10% и методом полусухого прессования прессуют кирпич-сырец. Для набора прочности кирпич-сырец помещают в специальные камеры-автоклавы, в которых происходит процесс термовлажностной обработки паром (Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. - М.: Стройиздат, 1982 - с.264) при следующих режимах:
| Температура, °С | не менее 175 |
| Давление, МПа | не менее 0,8 |
| Время, час | не менее 8. |
Минимальная марочность силикатного кирпича, полученная по данной технологии, составляет: М75, прочность на сжатие Псж=7,5 МПа, прочность на изгиб Пизг=1,6 МПа (Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. - М.: Стройиздат, 1982 - с.4, ГОСТ 379-95 Кирпич и камни силикатные. Технические условия. - М.: МНТКС. - с.5).
Недостатком данной технологии является энергоемкий процесс термовлажностной обработки изделий и низкий предел минимальной прочности.
Наиболее близким аналогом к заявляемому является смесь для получения силикатного кирпича (авт.св. СССР №1423533, С04 В 28/18, 1988), путем совместного помола извести и песка с добавкой, включающей раствор пальмитиновой кислоты и хлорида натрия. Добавка дополнительно содержит глицерин, гидроксид натрия, триметиленгликоль и карбонат натрия и вводят ее в количестве 0,25-1 мас.%. Продукт помола смешивают с песком.
Технический результат - расширение сырьевой базы за счет использования для производства отходов промышленности с одновременным сохранением высокого качества продукции.
По первому варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| известь негашеная | 5-10 |
| указанный активатор | 0,5-2,0 |
| песок | остальное |
Указанная смесь предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г. Указанная смесь дополнительно содержит золу-унос в количестве 30-40 мас.%.
Указанная смесь предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г перед добавлением золы-уноса.
По второму варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и песок, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, а песок размером не более 2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| совместный помол: | |
| песок | 38-63,5 |
| известь негашеная | 5-10 |
| указанный активатор | 0,5-2,0 |
| песок размером не более 2 мм | остальное |
Данные варианты смесей для получения силикатного кирпича могут быть использованы в качестве вяжущих для изготовления различных изделий в промышленности строительных материалов.
Сульфат-карбонат натрия является отходом производства глинозема и реализуется по ТУ 5510 РК 0020-1974 (таблица 1).
Смесь для получения силикатного кирпича (вяжущее) получают следующим образом.
Песок, негашеную (комовую) известь, щелочной активатор дозируют в необходимой пропорции и в шаровой мельнице производят совместный помол до удельной поверхности не менее 3000 см2/г. Затем смесь смешивают в смесителе с водой и прессуют методом полусухого прессования или методом виброформования.
В нашем случае технология основана на формовании строительных изделий методом полусухого прессования, влажность 6-10%. Формовочную массу засыпают в пресс-форму и при давлении не менее 10 МПа прессуют образцы в виде полноразмерных кирпичей. Отпрессованные образцы помещают в камеру, где при атмосферном давлении подвергают термовлажностной обработке при температуре 95-100°С в течение не менее 6 часов.
По стандартной методике измеряют прочности образцов на изгиб и на сжатие. Усредненные минимальные значения прочностей приведены в таблице 2, в которой представлены примеры 1-6, приготовленные по технологии, описанной выше, и пример по прототипу (7).
Из таблицы 2 видно, что технология вяжущих по изобретению значительно проще и дешевле, чем технология вяжущего для силикатного кирпича. Нет необходимости для термовлажностной обработки использовать дорогие, сложные в обслуживании автоклавы, в которых поддерживаются высокие температуры и давление. Достаточно пропарить изделия в простой пропарочной камере при атмосферном давлении и температуре 95-100°С. При этом изделия имеют высокие эксплуатационные характеристики. Предел минимальных прочностей выше, чем у силикатного кирпича.
Техническим результатом предлагаемого решения является получение вяжущего, обладающего высоким качеством, расширение сырьевой базы за счет использования промышленных отходов, снижение экологической напряженности.
| Таблица 1 Химический состав сульфат-карбоната натрия | |||||
| Содержание компонентов в % (в среднем) | |||||
| Na2SO4 | Na2CO3 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | влажность |
| Не менее 60 | Не более 30 | Не более 0,5 | Не более 30 | Не более 0,4 | Не более 30 |
| Таблица 2 | |||||||||
| Характеристики кирпичей из вяжущего по изобретению и силикатного кирпича | |||||||||
| Рецептура | Показатели | ||||||||
| Технологические характеристики | По изобретению (примеры) | Прототип (кирпич силикатный ГОСТ 379-95) | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1. Рецептура: | |||||||||
| 1.1. Песок молотый | 88 | 94,5 | 38 | 64,5 | 48 | 64,5 | 88 | 88 | 20-30 |
| 1.2. Известь негашеная | 10 | 5 | 10 | 5 | 10 | 5 | 10 | 10 | 8-11 |
| 1.3.Сульфат-карбонат натрия | 2 | 0,5 | 2 | 0,5 | 2 | 0,5 | |||
| 1.4. Гидроксид натрия | - | - | - | - | - | - | 2,0 | - | - |
| 1.5. Сульфат натрия | - | - | - | - | - | 2,0 | - | ||
| 1.6. Зола-унос | - | - | - | - | 40 | 30 | - | - | - |
| 1.7. Песок фракционированный | 50 | 30 | 59-72 | ||||||
| 2. Технологические характеристики пропаривания: | |||||||||
| 2.1. Температура, °С | 95-100 | 95-100 | 95-100 | 95-100 | 95-100 | 95-100 | 95-100 | 95-100 | 175-200 |
| 2.2. Давление, МПа | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,8-1,6 |
| 2.3. Время, час | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 8 |
| 3. Прочность минимальная, МПа: | |||||||||
| - на сжатие | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 12,5 | 12,5 | 12,5 | 10,0 | 7,5 |
| - на изгиб | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,0 | 1,6 |
| 4. Марочность минимальная, М | 100 | 100 | 100 | 100 | 125 | 125 | 125 | 100 | 75 |
| 5. Плотность средняя, кг/м3 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 | 1500 | 1600 | 1800 | 1800 | 1800 |
| 6. Теплопроводность, вт/м·°С | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,3 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
1. Смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу, отличающаяся тем, что содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Известь негашеная | 5-10 |
| Указанный активатор | 0,5-2,0 |
| Песок | Остальное |
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г.
3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу-унос в количестве 30-40 мас.%.
4. Смесь по п.3, отличающаяся тем, что она содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г перед добавлением золы-уноса.
5. Смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и песок, отличающаяся тем, что содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, а песок размером не более 2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
совместный помол:
| Песок | 38-63,5 |
| Известь негашеная | 5-10 |
| Указанный активатор | 0,5-2,0 |
| Песок размером не более 2 мм | Остальное |
