Керамический материал из отходов станции осветления шламовых стоков керамических и огнеупорных производств

Авторы патента:

Солодкий Николай Федорович (RU)

Солодкий Евгений Николаевич (RU)

Солодкая Марина Николаевна (RU)

Викторов Валерий Викторович (RU)

C04B33/132 - Изделия из глины (монолитные огнеупоры или огнеупорные строительные растворы C04B 35/66; пористые изделия C04B 38/00)

Владельцы патента RU 2543012:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") (RU)

Изобретение относится к керамическим массам для производства керамики технического, строительного и бытового назначения. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы. Керамическая масса содержит следующие компоненты, масс.%: термоактивированные шламовые стоки керамических производств - 60-85; огнеупорная глина - 15-40. Масса дополнительно включает сверх 100% электролиты, масс.%: сода - 0,08-0,25; жидкое стекло - 0,35-0,41; углекислый барий (ВаСO₃) - 0,45-2,0; таннат - 0,2-0,4.

Изобретение относится к керамической, фарфорофаянсовой, огнеупорной отраслям промышленности, а именно к керамическим массам для производства керамики технического, строительного и бытового назначения, а также к области использования промышленных отходов.

Керамика - один из самых перспективных материалов 21 века. По данным ЮНЕСКО по структуре производства материалов в мире основную часть составляет керамика (62%), древесина (23%) и черные металлы (12%). По темпам наращивания производства лидирует керамика (8,7%), полимеры (7,9%) и цветные металлы (5,9%). Масса ежегодно производимых в мире керамических материалов составляет более 4,2 млрд тонн в год. Такие объемы будут сохраняться и в последующие годы. Керамика, обладающая функциональными свойствами, отсутствующими у металлов и пластмасс, таит в себе неограниченные потенциальные возможности применения во всех отраслях промышленности. Многообразие свойств и функций керамических материалов позволяет заменить ими дорогостоящие металлы, такие как хром, кобальт, вольфрам и др.

С распадом СССР Россия осталась без собственной сырьевой базы для тонкой керамики, за ее пределами оказалось производство синтетических алмазов и алмазных шлифивальных кругов, карбидкремниевых нагревателей, твердосплавных порошков и инструмента, режущего инструмента на основе новой керамики.

В то же время на предприятиях горно-добывающей, металлургической, химической, деревообрабатывающей, энергетической, строительных материалов и других отраслей промышленности РФ ежегодно образуется около 7 млрд тонн отходов. Используется же лишь 2 млрд тонн, или 28% от общего объема. В связи с этим в отвалах и шламохранилищах страны накоплено около 80 млрд. тонн только твердых отходов. Под полигоны ежегодно отчуждается около 10 тыс. га пригодных для сельского хозяйства земель. В целом по России под складирование горно-промышленных отходов занято свыше 500 тыс.га земель, а негативное воздействие отходов на окружающую среду проявляется на территории, превышающей эту площадь в 10-15 раз.

Среди многочисленных разновидностей вторичного минерального сырья имеются разнообразные неорганические материалы и вещества, которые могут быть использованы в керамической, огнеупорной и других отраслях промышленности.

На станции осветления шламовых стоков керамических, фарфорофаянсовых и огнеупорных производств поступают жидкие стоки, содержащие в своем составе керамическую, фарфорофаянсовую, огнеупорную массу, а также глазури и другие неорганические механические взвеси. Только в производстве фарфора в ЗАО «Уральский фарфор» ежегодно накапливается около 500 тонн отходов станции осветления алюмосиликатных шламовых стоков, химический состав которых, масс.%: SiO₂ - 59,64-63,21; Аl₂O₃ - 24,07-27,07; Fe₂O₃ - 0,30-0,56; TiO₂ - 0,28-0,46; CaO - 0,84-1,96; MgO - 0,3-1,0; K₂O - 1,40-2,27; Na₂O - 0,83-0,94; ППП - 6,31-8,95. Шламовые отходы быстро коагулируют, вследствие чего из них практически невозможно приготовить литейный керамический шликер для вторичного использования.

Известны составы керамических масс, включающие отходы различных производств (пат. РФ №2431625 - отходы обогащения молибденовых руд и нефелиновый шлам; пат. РФ №2425815 - буровой шлам; пат. РФ №2369583 и №2382748 - шлам огранки хрусталя; пат. РФ №2351568 - шлам производства серной кислоты; пат. РФ №2328474 - алюмокальциевый шлам; пат. РФ №2084424 - шлам сточных вод гальванического или травильного производства на основе оксидов железа).

Недостатком этих технических решений является сложность технологических процессов применения шламовых отходов производств, далеких от производства керамики и подобных материалов, что также удорожает полученный таким образом вторичный материал.

Наиболее близким аналогом является состав керамических масс, используемых при производстве майоликовых изделий, включающий отходы фарфорового (керамического) производства, а именно шлама (з-ка на изобретение РФ №94006827, опубл. 20.10.1995 г.).

Однако шламовые отходы керамических производств быстро коагулируют, вследствие чего из них затруднительно приготовить литейный керамический шликер для вторичного использования.

Задачей настоящего изобретения является снижение стоимости изготовления керамических материалов различного назначения путем использования шламовых отходов керамических производств.

Техническим результатом предложенного технического решения является получение керамической массы из отходов станции осветления шламовых стоков керамических производств, снижение стоимости ее получения.

Социальным и экологическим эффектом от применения заявленного решения является расширение использования отходов керамического производства, улучшение экологической обстановки и возвращение площадей, занятых отходами, в хозяйственный оборот.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном составе керамической массы, включающем шламовые стоки керамических производств, в соответствии с предложенным техническим решением содержится смесь термоактивированных шламовых стоков керамических производств: алюмосиликатных шламов, химический состав которых, масс.%: SiO₂ - 59,64-63,21; Аl₂O₃ - 24,07-27,07; Fe₂O₃ - 0,30-0,56; TiO₂ - 0,28-0,46; CaO - 0,84-1,96; MgO - 0,3-1,0; K₂O - 1,40-2,27; Na₂O - 0,83-0,94; ППП - 6,31-8,95, - с огнеупорной глиной в следующем соотношении, масс.%: термоактивированные шламовые стоки керамических производств - 60-85; огнеупорная глина - 15-40, также дополнительно содержатся электролиты, масс.% сверх 100%: сода - 0,08-0,25; жидкое стекло - 0,35-0,41; углекислый барий (ВаСO₃) - 0,45-2,0; таннат - 0,2-0,4.

Термоактивация шламовых алюмосиликатных отходов необходима для удаления из материала органических и других примесей (масла и т.п.).

При содержании шламовых алюмосиликатных отходов менее 60% не достигаются необходимые физико-химические характеристики керамической смеси.

При содержании шламовых алюмосиликатных отходов более 85% происходит повышение температуры спекания и увеличиваются энергозатраты.

Дополнительное введение электролитов сверх 100% от указанной керамической массы необходимо для придания текучести литейному шликеру указанного состава.

Учитывая, что стоимость термоактивированных шламовых стоков керамических производств в десятки раз ниже стоимости природных материалов, заявленная керамическая смесь имеет более низкую себестоимость при сохранении высоких качественных показателей полученной смеси.

Кроме того, применение данного технического решения позволяет улучшить экологическую обстановку и возвратить площади, занятые отходами, в хозяйственный оборот.

Пример конкретного осуществления

Обезвоженная и измельченная масса шламовых алюмосиликатных отходов в виде коржей подвергается термической активации при свободном подъеме температуры и последующем повторном измельчении, затем смешивается с огнеупорной глиной для повышения свойств пластификации массы. Подготовку массы производят совместным тонким мокрым помолом указанных сырьевых компонентов в указанном составе в шаровой мельнице до остатка 0,95-1,0% на сите №0063.

Из полученной массы приготавливают водный литейный раствор по традиционной технологии до влажности 35-37%.

Введение электролитов в составе, масс.% сверх 100%: сода - 0,08-0,25; жидкое стекло - 0,35-0,41; углекислый барий (ВаСO₃) - 0,45-2,0; таннат - 0,2-0,4, - повышает текучесть указанной смеси для последующего литья керамических изделий.

Керамический материал из отходов станции осветления шламовых стоков керамических и огнеупорных производств, включающий шламовые стоки керамических производств, отличающийся тем, что он содержит смесь термоактивированных шламовых алюмосиликатных отходов с огнеупорной глиной в следующем соотношении, масс.%: термоактивированные шламовые стоки керамических производств - 60-85; огнеупорная глина - 15-40, - а также дополнительно содержит электролиты, масс.% сверх 100%:

сода	0,08-0,25
жидкое стекло	0,35-0,41
углекислый барий	0,45-2,0
таннат	0,2-0,4

Похожие патенты:

Керамическая масса // 2541976

Изобретение относится к художественной керамике и может быть использовано при производстве керамических скульптур, архитектурных деталей, изделий хозяйственно-бытового назначения.

Масса для производства кирпича // 2540988

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов масс для производства кирпича. Технический результат заключается в повышении морозостойкости изделий, полученных из керамической массы.

Керамическая масса для получения стеновых изделий, преимущественно, кирпича керамического // 2540705

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству кирпича и камней керамических. Технический результат - увеличение прочности на сжатие и снижение объемного веса готовых изделий, расширение минерально-сырьевой базы.

Сырьевая смесь для изготовления облицовочной плитки // 2539078

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. Технический результат заключается в повышении морозостойкости изделий.

Керамическая масса для производства кирпича // 2539071

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов керамических масс для производства кирпича, черепицы. Технический результат заключается в повышении морозостойкости изделий из керамической массы.

Шихта для производства пористого заполнителя // 2538574

Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 94,5-97,5, размолотый до удельной поверхности 2000-2500 см2/г уголь 2,0-4,0, подмыльный щелок, предварительно разведенный в горячей воде с температурой 85-90оС, 0,5-1,5.

Керамическая масса // 2537422

Изобретение относится к составам керамических масс. Технический результат изобретения заключается в повышении морозостойкости изделий.

Керамическая масса // 2536695

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве кирпича, облицовочной плитки. Технический результат заключается в повышении морозостойкости изделий, полученных из керамической массы.

Керамическая масса // 2536597

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве кирпича, облицовочной плитки. Технический результат изобретения заключается в повышении морозостойкости изделий.

Керамическая масса для производства кирпича // 2534312

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс для производства кирпича. Технический результат заключается в улучшении формовочных свойств керамической массы.

Способ изготовления искусственного пористого заполнителя // 2545545

Изобретение относится к производству искусственных пористых заполнителей для бетонов. В способе изготовления искусственного пористого заполнителя, включающем послойную укладку гранулированного материала и его спекание в слоях, для образования, по меньшей мере, двух слоев толщиной 10-15 мм каждый, в качестве гранулированного материала используют бой стекла фракции 3-5 мм и гранулированный доменный шлак фракции 0,6-5 мм, после чего спекают при температуре 900-1050°C, охлаждают, подвергают дроблению и фракционированию. Технический результат - упрощение технологии изготовления пористого заполнителя при обеспечении его морозостойкости. 2 пр.

Масса для производства кирпича // 2547521

Изобретение относится к составам керамических масс для производства кирпича. Технический результат изобретения заключается в повышении морозостойкости кирпича. Масса для производства кирпича содержит, мас.%: глина 85,5-87,4; карбоксиметилцеллюлоза 0,1-0,2; каолин 0,3-0,5; нефелиновый концентрат 12,0-14,0. 1 табл.

Сырьевая смесь для изготовления керамических изделий // 2547523

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, которые могут быть использованы для изготовления керамических изделий: кирпича, черепицы, плитки. Технический результат заключается в повышении морозостойкости изделий, изготовленных из сырьевой смеси. Сырьевая смесь для изготовления керамических изделий содержит следующие компоненты, мас.%: лесс 81,2-87,2; бентонит 4,0-6,0; стеклобой 4,0-6,0; оксид цинка 0,3-0,5; барда винно-коньячного производства 0,3-0,5; тальк 4,0-6,0. 1 табл.

Масса для производства кирпича // 2548411

Изобретение касается составов масс для производства кирпича. Технический результат изобретения заключается в повышении морозостойкости кирпича. Масса для производства кирпича содержит, мас.%: глина 79,3-80,7; волластонит 3,5-5,0; хлорид кальция 0,2-0,3; зола-унос 14,0-17,0. 1 табл.

Керамическая масса для изготовления напольной плитки // 2548414

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления напольной плитки. Керамическая масса для изготовления напольной плитки включает, мас.%: глина огнеупорная 74,5-75,5; вспученный перлит 3,0-4,0; бентонит 3,0-4,0; галит 0,5-1,0; тальк 3,0-4,0; оксид цинка 0,5-1,0; кварцевый песок 12,0-14,0. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости к истиранию изделий, полученных из керамической массы. Стойкость к истиранию составляет 0,01 г/см2. 1 табл.

Сырьевая смесь для производства кирпича // 2548418

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается производства керамзита. Технический результат заключается в снижении температуры обжига керамзита, полученного из сырьевой смеси. Сырьевая смесь для производства керамзита содержит следующие компоненты, мас.%: глина кирпичная 70,5-76,0; вода 22,0-26,0; торфяная крошка фракции 2-3 мм 1,0-3,0; соляровое масло 0,5-1,0. 1 табл.

Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки // 2548420

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве облицовочной плитки. Техническим результатом изобретения является повышение прочности изделий, полученных из керамической массы. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает, мас.%: глину 67,0-72,0; уголь 1,0-1,5; стеклокоролек 12,0-14,0; галит 1,0-1,5; кварцевый песок 14,0-16,0. Прочность изделий на сжатие составляет около 40 МПа. 1 табл.

Керамическая масса для производства кирпича // 2548428

Изобретение относится к составам керамических масс для производства кирпича. Технический результат изобретения заключается в повышении морозостойкости изделий из керамической массы. Керамическая масса для производства кирпича содержит, мас.%: глина 81,1-85,7; измельченный до прохождения через сетку № 2,5 уголь 0,5-0,9; измельченный до прохождения через сетку № 2,5 брак кирпича после сушки 0,5-0,9; измельченное до прохождения через сетку № 2,5 кварцевое стекло 12,0-17,0; хлорид кальция 0,5-0,9. 1 табл.

Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки // 2548454

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления облицовочной плитки. Технический результат заключается в повышении морозостойкости изделий, изготовленных из керамической массы. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки включает следующий компоненты, мас.%: глина легкоплавкая 38,0-45,0; глина тугоплавкая 25,0-30,0; глинистые отходы обогащения циркон-ильменитовой руды 5,0-7,0; молотое и просеянное через сетку №0,14 кварцевое стекло 10,0-15,0; каолин 10,0-15,0. 1 табл.

Сырьевая смесь для получения керамического кирпича полусухого формования // 2549636

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к промышленности керамических материалов, и может быть использовано для получения керамического кирпича. Сырьевая смесь для получения керамического кирпича полусухого формования содержит молотую глину, терриконик «красный», терриконик «черный», молотые до полного прохождения через сито с размером отверстий 0,315-0,63 мм, и коллоидный 30-процентный раствор олигопептидов в воде при следующем соотношении компонентов (мас.%): указанный терриконик «красный» 13-67; указанный терриконик «черный» 13-67; глина 12-16; коллоидный 30-процентный раствор олигопептидов в воде 4-8. Техническим результатом является повышение морозостойкости и прочности изделий и удаление из окружающей среды горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев. 3 табл.