Комплексная модифицирующая добавка для производства строительных керамических изделий из высокопластичных глин

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2518993:

Клевакин Вадим Аркадьевич (RU)

Изобретение относится к производству строительных керамических изделий. Техническим результатом изобретения является снижение затрат на топливно-энергетические ресурсы. Комплексная модифицирующая добавка для производства строительных керамических изделий из высокопластичных глин содержит смесь минерального кремнийсодержащего порошка и водоудерживающей целлюлозосодержащей добавки при соотношении кремнийсодержащего порошка к водоудерживающей добавке 1:(0,05±0,01) соответственно. 1 табл.

Изобретение относится к производству строительных керамических изделий и может быть использовано при изготовлении кирпича, керамического камня, черепицы методом пластического формования из высокопластичных глин с повышенной карьерной влажностью.

Известно, что влажность шихты, используемой для производства строительных керамических изделий методом пластического формования, не должна превышать 18-20%. Поскольку основной компонент шихты - глина может иметь влажность в пределах 22-30%, требуются приемы и/или вещества, связывающие излишнюю влагу. Для этих целей традиционно используют сушку глины или известь в качестве водоудерживающей добавки. При этом сушка глины требует расхода теплоносителя, кроме того, эксплуатация сушильного барабана является трудоемким и энергозатратным переделом производства керамических изделий. Применение извести приводит к появлению белесового налета на готовом изделии, что недопустимо для лицевой строительной продукции. Кроме того, в процессе обжига керамических изделий возможна карбонизация кальция, которая приводит к появлению «дутиков» и снижению прочности готовых изделий. Таким образом, снижения влажности глинистого сырья достигают в сушильных барабанах с использованием топливно-энергетических ресурсов, либо за счет использования извести с присущими ей недостатками, которые проявляются в готовых изделиях.

Задача настоящего изобретения заключается в экономии топливно-энергетических ресурсов за счет исключения передела подсушки сырья перед формованием керамических изделий, а также исключении недостатков изделий из глины с повышенной карьерной влажностью, обусловленных применением извести. Для решения поставленной задачи разработана комплексная модифицирующая добавка, содержащая смесь минерального кремнийсодержащего порошка и водоудерживающей целлюлозосодержащей добавки при соотношении минерального порошка к водоудерживающей добавке 1:0,05±0,01 соответственно.

Улучшение свойств глинистого сырья путем введения модифицирующих добавок на этапе его подготовки к смешиванию с другими компонентами шихты является новым направлением в производстве строительных керамических изделий. Относящиеся к полиметиленнафталинсульфонатам добавки серии «Литопласт М», известные как разжижители сырьевого шлама при производстве портландцементного клинкера для цементов, начали применять при пластическом формовании кирпича (С.В.Маркова, О.В.Турлова, Е.В.Клевакина «Строительные материалы, май 2012 г., стр.32-33, 90-92) [1]. Однако, как следует из источника [1], добавки «Литопласт М» используют как разжижители глинистого сырья, а информация о том, что введение в глинистую шихту добавки Литопласт 5М в количестве 0,3% приводит к снижению формовочной влажности массы на 4% при сохранении пластичности (14), не подтверждена промышленными испытаниями на Рябовском кирпичном заводе. Влажность полученного из этой массы бруса составила 18-19%, из чего следует, что испытываемая глина имела низкую, в пределах 21%, карьерную влажность. Установлено также, что в зависимости от пластичности используемых глин, добавки серии Литопласт М вводят в количестве от 0,1-0,5% от массы шихты. Это обусловлено требованиями технологичности введения добавки в глинистое сырье, т.к. в условиях многотоннажного производства керамических изделий введение малого количества добавки в расчете, например, на тонну глиносодержащей шихты, представляет собой технологическую проблему, не решив которую, достичь качественного взаимодействия добавки с глиной трудно.

Заявленное изобретение представляет собой комплексную добавку в виде смеси, где основным компонентом, удерживающим из глины излишнюю влагу, является целлюлозосодержащая добавка. Минеральный кремнийсодержащий порошок с размером частиц не более 500 мкм является ее разбавителем. Это его основная функция, в то же время используемый в добавке минеральный кремнийсодержащий порошок по химическому составу близок к глине, следовательно, он, не ухудшая исходные реологические свойства высокопластичной глины, выполняет роль полезного для такой глины отощителя. Смесь минерального кремнийсодержего порошка и водоудерживающей целлюлозосодержащей добавки при соотношении 1:(0,05±0,01) соответственно, снижает относительную формовочную влажность глинистого сырья за счет протекающих в процессе подготовки глины физико-химических процессов. Заявленная комплексная добавка позволяет снизать карьерную влажность глинистого сырья от 5 до 7%. Соотношение минерального кремнийсодержащего порошка к водоудерживающей добавке 1:(0,05±0,01) определено экспериментально и обусловлено следующим. При введении в глину с повышенной влажностью модифицирующей добавки, имеющей соотношение кремнийсодержащего порошка к водоудерживающей добавке менее 1:0,04, излишняя вода связываться не будет. В этой ситуации необходимо увеличивать количество вводимой добавки, что экономически нецелесообразно. При введении в глину модифицирующей добавки, имеющей соотношение пластификатора к водоудерживающей добавке более чем 1:0,06, существует вероятность подсушки глины, что приведет к увеличению расхода воды при формовании и увеличению износа формующего оборудования. Кроме того, заявленную добавку можно вводить в количестве от 0,1 до 0,4% от массы шихты, облегчая формообразование изготавливаемого изделия, способствуя более плотной упаковке частиц в формовочной массе, повышению механической прочности полуфабрикатов и готовых изделий, а также снижению открытой пористости и водопоглощения, притом что заявленная добавка удовлетворяет требованиям технологичности ее введения. Новый технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в том, что в процессе подготовки глинистого сырья комплексно достигается снижение его излишней карьерной влажности и сохранение высокой пластичности при условии технологичности введения модифицирующей добавки.

Для приготовления комплексной модифицирующей добавки в качестве минерального кремнийсодержащего порошка использовали микрокремнезем - Microsilica компании Elkem (Норвегия), содержащий более 85% SiO₂, а также золу от сжигания углей Рефтинской ГРЭС (п.Рефтинский Свердловская обл.). Химический состав золы, мас.%: SiO₂ - 50÷65, Al₂O₃ - 25÷30, Fe₂O₃ - 3÷6, CaO+MgO - 2÷4, R₂O - 1÷3, ппп≤5. Пригоден также тридимитовый порошок, представляющий собой аморфный микрокремнезем - заполнитель кремнеземистый тонкомолотый марки КРТЗ по ТУ 5712-046-00187085-2006, массовая доля SiO₂ в котором не менее 92%, производства ОАО «Динур», г.Первоуральск Свердловской обл. В качестве водоудерживающей добавки использовали:

- гидроксипропилметилцеллюлозу марки RUTOCEL 55RT (НРМС), ООО «Банг и Бонсомер» (www.bangbonsomer.com), а также полиакриламид марки Agocel S-2000 компании The International Community for Dryimix Mortar (www.dryimix.info/industry-directory/polyacrylamide).

Для приготовления образцов из глины с числом пластичности по ГОСТ 9169-75 - более 15 были использованы:

- глина, используемая ЗАО «Псков кирпич», г.Псков, число пластичности - 16-17, карьерная влажность - 24-65%;

- глина, используемая ООО «ВЗСКМ», пос.Винзили, число пластичности - 16-18, карьерная влажность - 26-28%.

Модифицирующую добавку готовили в лабораторных условиях. На 100 г сухого кремнийсодержащего порошка добавляли 5 г сухой водоудерживающей добавки при постоянном механическом перемешивании в течение 5-10 минут. Образцы для испытаний формовали размером 50×50×50 из глин исходного состава без модифицирующей добавки и с добавлением 0,3% приготовленной добавки. После сушки образцы обжигали при температуре 1000°С и испытывали на прочность на сжатие, водопоглощение, пористость. По приведенным в таблице результатам сравнительных испытаний глинистых образцов с модифицирующей добавкой и без нее, выявлено, что ввод комплексной модифицирующей добавки, содержащей минеральный кремнийсодержащий порошок и водоудерживающую целлюлозосодержащую добавку, снижает водопоглощение образцов, их пористость от 1% до 3%, повышает механическую прочность от 10% до 40%. Введение модифицирующей добавки позволяет изготавливать пластическим формованием из высокопластичных глин с повышенной карьерной влажностью продукцию соответствующую ГОСТ 530-2007. Аналогичные данные получены при испытаниях образцов при соотношении минерального кремнийсодержащего порошка и водоудерживающей целлюлозосодержащей добавки 1:0,04 и 1:0,06 соответственно.

Таким образом, использование комплексной модифицирующей добавки в технологии производства строительных керамических изделий позволяет исключать передел подсушки сырья перед формованием, экономя топливно-энергетические ресурсы, а также исключить недостатки изделий из глины с повышенной карьерной влажностью, обусловленные применением извести.

Таблица
Наименование глины	Тип добавки	Водопог лощение, %	Порис Тость, %	Разруша ющая нагруз ка, кг·с	Предел прочности на сжатие, кг·с/см²
Глина, г.Псков	-	15,0	33,2	2000	96,5
Глина, г.Псков	Зола + Agocel S-2000	16,5	34,8	2000	97,1
Глина, г.Псков	Микрокремнезем + Agocel S-2000	16,5	33,5	2300	115,3
Глина, г.Псков	Зола + Rutocel 400	14,5	31,0	3500	130,7
Глина, г.Псков	Микрокремнезем + Rutocel 400	14,5	31,0	2500	119,8
Глина, пос. Винзили	-	16,5	35,0	2100	98,9
Глина, пос. Винзили	Зола + Agocel S-2000	16,5	35,0	2300	117,3
Глина, пос. Винзили	Микрокремнезем + Agocel S-2000	16,5	35,2	2400	117,8
Глина, пос. Винзили	Зола + Rutocel 400	15,5	33,7	2800	120,0
Глина, пос. Винзили	Микрокремнезем + Rutocel 400	14,0	31,5	3900	137,5

Комплексная модифицирующая добавка для производства строительных керамических изделий из высокопластичных глин, содержащая смесь минерального кремнийсодержащего порошка и водоудерживающей целлюлозосодержащей добавки при соотношении кремнийсодержащего порошка к водоудерживающей добавке 1:(0,05±0,01) соответственно.

Комплексная модифицирующая добавка для производства строительных керамических изделий из малопластичных глин. Техническим результатом изобретения является снижение затрат на топливно-энергетические ресурсы.

Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий // 2515773

Комплексная разжижающая добавка для керамических шликеров, применяемых при изготовлении керамических изделий методом литья в гипсовых формах // 2500650

Изобретение относится к области получения разжижающих добавок для керамических масс, применяемых при производстве изделий методом шликерного литья. Техническим результатом изобретения является повышение подвижности керамического шликера.

Керамическая масса для производства кирпича // 2492156

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс для производства кирпича. .

Керамическая масса для производства кирпича // 2485073

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий // 2479550

Керамическая масса для производства кирпича // 2473510

Изобретение относится к области технология силикатов и касается составов керамических масс для производства кирпича. .

Керамическая масса // 2472748

Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки // 2469987

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. .

Керамическая масса // 2466963

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки, черепицы. .

Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий // 2520322

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых для изготовления стеновых керамических изделий. Техническим результатом изобретения является снижение средней плотности, теплопроводности, воздушной усадки изделий и сокращение брака при сушке. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий включает закарбонизованный суглинок и водную суспензию, включающую гидратную известь, кислоты жирные талловые омыленные и соляную рапу, при следующем соотношении компонентов, мас. %: закарбонизованный суглинок - 88,55-93,45; гидратная известь - 3,5-6,5; кислоты жирные талловые омыленные - 1,25-2,75; соляная рапа - 1,8-2,2. 1 пр., 2 табл.

Комплексная добавка для огнеупорных и керамических изделий // 2543227

Изобретение относится к составу добавки для строительных материалов, в частности, может найти применение в технологии производства огнеупорных и керамических изделий различного назначения, а также ремонтов огнеупорной кладки, наливных огнеупорных смесей. Комплексная добавка содержит полимерное натриево и полиалкиленоксидное производное полиметиленнафталинсульфокислот, лигносульфонат и электролит на основе смеси роданида и тиосульфата натрия, при этом в нее дополнительно введены полиспирты и триполифосфат натрия в следующем соотношении, (мас.%): полимерное натриево и полиалкиленоксидное производное полиметилен-нафталинсульфокислот - 40-50; лигносульфонат - 10-20; полиспирты - 8-10; триполифосфат натрия - 8-10; электролит на основе смеси роданида и тиосульфата натрия - 12-15. Добавку вводят в смеси на основе глины и шамота в количестве 0,3% от веса смеси. Комплексная добавка для огнеупорных и керамических изделий обеспечивает высокое число пластичности глин, что позволяет снизить давление прессования, а также обеспечивает повышенную механическую прочность изделий на изгиб и сжатие. 3 табл.

Комплексный органоминеральный дефлокулятор для шликерных керамических масс // 2559280

Изобретение относится к области получения комплексных дефлокуляторов для шликерных керамических масс, применяемых при изготовлении керамических изделий методом литья в гипсовых формах. Техническим результатом изобретения является повышение подвижности шликерной керамической массы при ее минимальной влажности, повышение прочности керамических изделий, снижение брака и стоимости готовой продукции за счет введения в шликер комплексного органоминерального дефлокулятора в количестве 0,10 мас.%. Заявленный комплексный органоминеральный дефлокулятор содержит, мас.%: пластификатор СБ-3 12, триполифосфат натрия 64, едкий натр 24. Пластификатор СБ-3 представляет собой продукт поликонденсации отходов производства резорцина с формальдегидом. Указанный комплексный органоминеральный дефлокулятор может вводиться в шликерные керамические массы в любой последовательности совместно или раздельно. 2 табл.

Комплексный модификатор для шликерных керамических масс для литья керамических изделий // 2564719

Изобретение относится к модифицирующим добавкам для шликерных керамических масс. Технический результат заключается в сохранении реологических параметров шликерной керамической массы с комплексным модификатором при уменьшении ее влажности. Модификатор содержит следующие компоненты, мас.%: СБ-РФ - 16; триполифосфат натрия - 60; гидроксид натрия - 24. 2 табл.

Комплексный органоминеральный разжижитель для литейной массы // 2572872

Изобретение относится области получения разжижителей, которые используются в керамической и огнеупорной промышленности, в частности при производстве фарфорофаянсовых изделий, получаемых методом литья из водных минеральных суспензий. Технический результат изобретения заключается в получении комплексного органоминерального разжижителя для литейной массы, позволяющего повысить подвижность массы без увеличения ее влажности. Комплексный органоминеральный разжижитель для литейной массы состоит из суперпластификатора, кальцинированной соды (карбоната натрия) и жидкого стекла, причем в качестве суперпластификатора используется суперпластификатор СБ-РФ, при соотношении компонентов, вес.ч.: Суперпластификатор СБ-РФ 1 Кальцинированная сода (карбонат натрия) 2 Жидкое стекло 2,5 1 табл.

Способ получения керамического шликера // 2617814

Изобретение относится к области приготовления керамического шликера, применяемого при производстве санитарно-керамических изделий методом шликерного литья. Предлагаемый способ получения керамического шликера, включает в себя мокрый помол в шаровой мельнице глинистых материалов, отощающих компонентов и плавней с введением комплексной добавки, содержащей триполифосфат натрия, гидроксид натрия и суперпластификатор на основе флороглюцина и фурфурола (СБ-ФФ). Приготовленный керамический шликер облучают аргоновой плазмой при силе тока 500 А и расходе аргона 1,30 м3/час. Технический результат изобретения заключается в получении керамического шликера с меньшей влажностью при сохранении его подвижности, что обеспечивает получение изделий с большей прочностью и плотностью. 1 пр., 3 табл.