Сырьевая смесь и способ изготовления керамических изделий
Владельцы патента RU 2381199:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сжатии после увлажнения, коэффициента конструктивного качества и морозостойкости, снижение температуры обжига изделий. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий включает микрокремнезем производства кристаллического кремния, пыль электрофильтров производства алюминия и золу-унос от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения при следующем соотношении компонентов в мас.%: микрокремнезем - 79-82; пыль электрофильтров производства алюминия - 15; зола-унос - 3-6. Способ производства стеновых керамических изделий из сырьевой смеси включает приготовление шихты, формование, сушку, обжиг при температуре 750°С, а после обжига изделия выдерживают в воде в течение 48 часов. 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 (в мас.%): микрокремнезем производства кристаллического кремния 52,7…56,3; зола-унос 42,5…46,5; пыль электрофильтров производства алюминия 0,8…1,2 (патент РФ №2254309, C04B 35/16).
Недостатками указанной смеси являются относительно низкие значения прочности при сжатии после пропаривания, коэффициента конструктивного качества, морозостойкости, а также повышенные температура обжига и расход топлива.
Технический результат - повышение прочности при сжатии после увлажнения, коэффициента конструктивного качества и морозостойкости, снижение температуры обжига и расхода топлива.
Указанный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий содержит микрокремнезем производства кристаллического кремния, пыль электрофильтров производства алюминия и золу-унос от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения при следующем соотношении компонентов (в мас.%):
| Микрокремнезем | 79…82 |
| Пыль электрофильтров производства алюминия | 15 |
| Зола-унос | 3…6 |
Микрокремнезем производства кристаллического кремния является дисперсным отходом Братского алюминиевого завода, характеризующимся малым размером частиц (0,1…3 мкм) и, как следствие, высокой удельной поверхностью (25…34 м2/г) и небольшой насыпной плотностью (до 0,3 г/см3). Химический состав микрокремнезема производства кристаллического кремния (мас.%):
| SiO2 | 90…95 |
| Al2O3 | до 0,8 |
| Fe2O3 | до 0,8 |
| CaO | до 1,6 |
| MgO | до 1,2 |
| SiC | до 5 |
| Cобщ | до 9 |
| K+ | до 0,25 |
| Na+ | до 0,06 |
| П.п.п. | до 20 |
Пыль электрофильтров основного производства алюминия является дисперсным отходом производства алюминия со средним размером частиц 5…8 мкм и насыпной плотностью 0,84…0,92 г/см3. Пыль электрофильтров Братского алюминиевого завода содержит (мас.%):
| F | до 10,54. |
| Al2O3 | до 26,4 |
| Na2O | до 8.96 |
| СаО | до 1,68 |
| MgO | до 0,88 |
| Fe2O3 | до 0,88 |
| SiO2 | до 2,0 |
| П.п.п | до 43,36 |
Зола-унос является отходом ТЭС, образующимся при сжигании бурых углей Ирша-Бородинского месторождения. Зола-унос содержит (мас.%):
| CaO | до 20,0…35,0 |
| MgO | до 3,0…6,0 |
| SiO2 | до 40,0…55,0 |
| Fe2O3 | до 6,0…14,0 |
| Al2O3 | до 4,0…10,0 |
| K2O | до 0,3…1,5 |
| Na2O | до 0,2…0,5 |
| SO3 | до 0,9…5,0 |
| П.п.п. | не более 2 |
Известен способ изготовления керамических изделий, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг при 800°C (патент РФ №2254309, C04B 35/14). Недостатком указанного способа являются повышенные затраты на обжиг и низкие прочность обожженных изделий, коэффициент конструктивного качества и морозостойкость.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление шихты, формование, сушку, обжиг при 750°C и дополнительно выдерживание в воде после обжига в течение 48 часов.
Пример 1. Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода, пыль электрофильтров основного производства алюминия Братского алюминиевого завода и золу-унос от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения.
Процесс приготовления смеси включает следующие операции: сухие компоненты тщательно перемешивают, затем увлажняют водой до влажности 23%. Из полученной сырьевой смеси методом полусухого прессования при удельном давлении прессования 20 МПа формуют образцы-цилиндры диаметром 40 мм.
Затем полуфабрикат сушат при комнатной температуре до постоянной массы и обжигают при температуре 750°C.
Пример 2. Изделия, изготовленные по п.1, после обжига выдерживают в воде в течение 48 часов.
Примеры составов и физико-механические свойства изделий на их основе приведены в табл.1 и 2.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты | Содержание ингредиентов в составе (мас.%) | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Микрокремнезем | 79,0 | 80,5 | 82,0 |
| Пыль электрофильтров | 15 | 15 | 15 |
| Зола-унос | 3,0 | 4,5 | 6,0 |
| Таблица 2 | ||||
| Показатель | Составы | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Температура обжига, °C | 750 | 750 | 750 | 800 |
| Средняя плотность, кг/м3 | 1163 | 1187 | 1210 | 1226…1245 |
| Прочность при сжатии после увлажнения, МПа | 33,70 | 35,41 | 36,12 | - |
| Прочность при сжатии после пропаривания, МПа | - | - | - | 28,5…31,3 |
| Водопоглощение, мас.% | 36,42 | 35,50 | 34,57 | 34…37 |
| Коэффициент конструктивного качества×102, МПа/(кг/м3) | 2,898 | 2,983 | 2,985 | 1,7…1,9 |
| Морозостойкость, циклы | 50 | 50 | 50 | 35 |
| Примечание: Коэффициент конструктивного качества рассчитан как отношение прочности при сжатии (МПа) к средней плотности (кг/м3), а коэффициент размягчения - как отношение прочности влажных образцов (после нахождения в воде в течение 2-х суток) к прочности сухих обожженных изделий. |
1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, включающая микрокремнезем производства кристаллического кремния, пыль электрофильтров производства алюминия и золу-унос от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
| Микрокремнезем | 79-82 |
| Пыль электрофильтров производства алюминия | 15 |
| Зола-унос | 3-6 |
2. Способ производства стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг и дополнительную обработку, отличающийся тем, что изделия обжигают при 750°С и после обжига выдерживают в воде в течение 48 ч.
