Керамическая смесь для изготовления строительных изделий



Владельцы патента RU 2698369:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится к производству строительной керамики и может быть использовано при изготовлении стеновых и облицовочных изделий: кирпичей, камней, плиток, плит и блоков. Керамическая смесь содержит малопластичную глину, отходы из непластифицированного поливинилхлорида (отходы НПВХ), бой листового оконного стекла и борную кислоту при следующем соотношении компонентов (мас. %): малопластичная глина - 70-90,0; стекольный бой - 5,0-15,0; борная кислота - 2,5-5,0; отходы НПВХ - 2,5-10,0. Изделия получают с применением технологии полусухого прессования, что позволит проводить технологический цикл без вылеживания шихты и сушки сырца. Технический результат изобретения - повышение прочности изделий на изгиб при снижении энергоемкости за счет исключения стадий вылеживания шихты и сушки сырца, а также уменьшения времени обжига изделий. 1 табл., 5 пр.

 

Керамическая смесь относится к производству строительной керамики и может быть использована при изготовлении стеновых и облицовочных изделий: кирпичей, камней, плиток, плит и блоков.

Известна керамическая масса [1], которая включает суглинок, керамзитовую глину, железосодержащую добавку и выгорающую добавку. В качестве железосодержащей добавки взят молотый отход производства аммиака - отработанный катализатор, а в качестве выгорающей добавки - жидкий отход производства вспененного полистирола (маточный раствор), при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %: суглинок 69,35-70,5; керамзитовая глина 23-23,5; железосодержащий отход -отработанный катализатор производства аммиака, молотый до удельной поверхности 200 м2/кг 1,25-1,5; жидкий отход производства вспененного полистирола плотностью 1,014 г/л 4,5-6,4. Преимуществами данной керамической массы является возможность формования изделий при давлении 2,5 МПа и возможность обжига при температуре 950°С. Недостатками данного состава являются сравнительно невысокая прочность на сжатие изделий (30,8 - 45,2 МПа), а также трудоемкость и энергоемкость производства, связанные с измельчением железосодержащего отхода до удельной поверхности 200 м2/кг, а также проведение сушки при максимальной температуре 75±5°С в течение 72 часов.

Известна сырьевая смесь для изготовления кирпича [2], включающая глину, кварцевый песок модулем крупности 2,0-2,2, выгорающую добавку, дополнительно содержащая кремнеземсодержащие шламовые отходы процесса переработки отработанного ванадиевого катализатора сернокислотного производства, а в качестве выгорающей добавки содержащая смесь древесных опилок, крошки резинового регенерата процесса переработки утилизируемых автомобильных шип, гидроксипропилцеллюлозы при соотношении указанных составных частей выгорающей добавки: 1:0,1-0,3:0,01-0,02 при следующем соотношении компонентов, мас. %: глина 73,0-87,0, указанный кварцевый песок 9,0-16,0, шлам процесса переработки отработанного ванадиевого катализатора 2,0-5,0, указанная выгорающая добавка 2,0-6,0. Данная сырьевая смесь позволяет получать изделия с теплопроводностью 0,28-0,32 Вт/(м⋅°С), однако у них низкие прочность на сжатие (17,4-18,1 МПа) и изгиб (3,3-3,7 МПа). Производство изделий по составу данной сырьевой смеси отличается энергоемкостью (сушка в течение 54-58 ч при температуре 154-161°С и обжиг 27,8-29,5 ч при максимальной температуре в зоне обжига 990-1000°С). Необходимость вылеживания шихты в течение 14 суток повышает длительность технологического цикла.

Известны керамический кирпич, камень [3], выполненные из шихты, содержащей суглинки или глину, выгорающие порообразующие компоненты и отощители. В качестве выгорающих порообразующих компонентов использованы угольная мелочь и/или опилки фракции от 0,2 до 3,5 мм и гранулы пенополистирола фракций от 1,0 до 4,5 мм, а в качестве отощителя - песок с модулем крупности от 0,3 до 2,2, при этом соотношение компонентов в шихте составляет по объему в %: угольная мелочь и/или опилки - 2-10, гранулы пенополистирола - 10-35, песок - 3-20, суглинок и/или глина - остальное. Теплопроводность данных изделий составляет 0,29 Вт/(м⋅°С) для керамического кирпича и 0,34 Вт/(м⋅°С) для керамического камня. Недостатками данного состава являются низкие прочность на сжатие (100,6-107,8 кгс/см2 или 9,9-10,6 МПа) и изгиб (16,0-18,0 кгс/см2 или 1,7-1,8 МПа).

Наиболее близкой к предлагаемому решению является керамическая смесь для изготовления строительного кирпича [4], включающая глину, кварцевый песок с модулем крупности 2-2,5, выгорающую добавку, согласно изобретению в качестве выгорающей добавки используют первичные, вторичные или подлежащие утилизации полимерные отходы предприятий по производству и переработке полимеров - поливинилхлорид, полипропилен, полиэтилен, полиэтилентерефталат, полиамид-6, полимерные композиционные материалы на их основе в виде частиц дисперсностью 0,1-2,0 мм при следующем содержании компонентов смеси, в мас. %: глина 75,0-85,0; кварцевый песок 13,0-15,0; полимерные отходы 2,0-10,0. Данная сырьевая смесь позволяет получать изделия с теплопроводностью 0,34-0,39 Вт/(м⋅°С), однако у них низкие прочность на сжатие (35,4-37 МПа) и изгиб (4,8-5,4 МПа). Производство изделий по составу данной сырьевой смеси отличается энергоемкостью (сушка в течение 54-58 ч при температуре 154-161°С и обжиг 27,8-29,5 ч при максимальной температуре в зоне обжига 990-1000°С). Необходимость вылеживания шихты в течение 14 суток повышает длительность технологического цикла.

Техническими задачами, на решение которых направлено изобретение являются повышение прочности на изгиб изделий при снижении энергоемкости за счет исключения стадий вылеживания шихты и сушки сырца, а также уменьшения времени обжига изделий.

Для достижения поставленных задач предлагается в качестве выгорающей добавки использовать отходы из непластифицированного поливинилхлорида (отходы НПВХ) и в качестве дополнительных добавок использовать стекольный бой и борную кислоту с применением технологии полусухого прессования, что позволит проводить технологический цикл без вылеживания шихты и сушки сырца. Наиболее эффективно поставленные задачи решаются при использовании следующего состава керамической массы (в мас. %):

Малопластичная глина - 70-90,0;
Стекольный бой - 5,0-15,0;
Борная кислота - 2,5-5,0;
Отходы НПВХ - 2,5-10,0.

В предлагаемом изобретении предусматривается применение глины Суворотского месторождения Владимирской области, содержащей в своем составе следующие соединения (в мас. %): SiO2=67,5; Al2O3=10,75; Fe2O3=5,85; СаО=2,8; MgO=1,7; K2O=2,4; Na2O=0,7. Данная глина обладает числом пластичности 5,2 и относится к малопластичным (по ГОСТ 9169-75).

В качестве стекольного боя предполагается применение боя листового оконного стекла следующего состава (в мас. %): SiO2=73,5; СаО=7,4; MgO=1,9; Na2O=11,1; K2O=5,2; Al2O3=0,9, Данная добавка является источником стекловидной фазы, которая образуется при обжиге, заполняет крупные поры и пустоты в материале, что снижает водопоглощение и повышает морозостойкость, и одновременно выступает в роли связующего, повышая прочностные характеристики керамики.

В качестве добавки, повышающей количество образующейся стекловидной фазы, выступает борная кислота марки В 2-го сорта (ГОСТ 18704-78). Введение данного компонента позволяет дополнительно повысить прочность и морозостойкость, а также снизить водопоглощение, в том числе за счет эффекта самоглазурования керамики, возникающего при совместном введении стекольного боя и борной кислоты.

Отходы НПВХ, в частности отходы строительных профилей и отделочных панелей, вводятся в состав шихты в качестве выгорающей добавки для повышения пористости и снижения теплопроводности получаемой керамики, что повышает энергоэффективность изделий. Эффект самоглазурования поверхности позволит перевести открытые поры, образующиеся при выгорании отходов НПВХ, в закрытые для поддержания относительно низкого водопоглощения и достаточной морозостойкости изделий.

Количество вводимых добавок также влияет на достижение поставленных задач. При введении в состав шихты менее 5 мас. % стекольного боя и менее 2,5 мас. % борной кислоты происходит незначительное упрочнение материала при практически неизменном водопоглощении, что подразумевает недостаточное количество образующейся стекловидной фазы. Введение более 15 мас. % стекольного боя приводит к заполнению большей части пор в материале стекловидной фазой, что делает введение выгорающей добавки нецелесообразным. При введении более 5 мас. % борной кислоты при количестве стекольного боя менее 10 мас. % практически не меняет свойств керамики в сравнении с составами, содержащими 2,5 мас. % борной кислоты. При введении борной кислоты в количестве более 5 мас. % совместно со стекольным боем в количестве 10 мас. % и выше приводит к короблению изделий. При введении менее 2,5 мас. % отходов НПВХ свойства материала практически не изменяются, а при введении выше 10 мас. % отходов НПВХ образуется излишнее количество пор, что снижает прочность и морозостойкость. Также при введении свыше 10 мас. % отходов НПВХ в объеме материала и на его поверхности остаются следы выгорания добавки.

Реализация заявляемого изобретения предпочтительна по следующей технологии:

Малопластичная глина, стекольный бой и отходы НПВХ предварительно измельчаются до получения частиц размером менее 0,63 мм, а затем высушиваются до постоянной массы. Затем указанные компоненты перемешиваются в требуемых соотношениях между собой с добавлением необходимого количества борной кислоты. Полученная шихта смешивается с водой до получения формовочной влажности, равной 8 мас. %. Из подготовленной формовочной массы при давлении 15 МПа получают сырец, который без проведения сушки подвергается обжигу при температуре 1050°С.

Обоснованность и преимущества заявляемого изобретения основаны на измерении физико-механических и эксплуатационных показателей керамики на основе шихты с содержанием от 5 до 15 мас. % стекольного боя, от 2,5 до 5 мас. % борной кислоты, от 2,5 до 10 мас. % отходов НПВХ и иллюстрируются следующими примерами:

1. К 82,5 мас. % малопластичной глины добавляют 5 мас. % стекольного боя, 2,5 мас. % борной кислоты и 10 мас. % отходов НПВХ, перемешивают и получают материал по указанной технологии;

2. К 80 мас. % малопластичной глины добавляют 10 мас. % стекольного боя, 5 мас. % борной кислоты и 5 мас. % отходов НПВХ, перемешивают и получают материал по указанной технологии;

3. К 85 мас. % малопластичной глины добавляют 10 мас. % стекольного боя, 2,5 мас. % борной кислоты и 2,5 мас. % отходов НПВХ, перемешивают и получают материал по указанной технологии;

4. К 82,5 мас. % малопластичной глины добавляют 10 мае, % стекольного боя, 5 мас. % борной кислоты и 2,5 мас. % отходов НПВХ, перемешивают и получают материал по указанной технологии;

5. К 77,5 мас. % малопластичной глины добавляют 15 мас. % стекольного боя, 5 мас. % борной кислоты и 2,5 мас. % отходов НПВХ, перемешивают и получают материал по указанной технологии;

Свойства материалов, полученных с использованием известного и предлагаемого составов керамической смеси, приведены в таблице 1.

Источники информации:

1. Патент на изобретение №2614341, кл. С04В 33/132, С04В 33/14, 2017

2. Патент на изобретение №2620677, кл. С04В 33/16, С04В 38/06, С04В 33/132, 2017

3. Патент на изобретение №2120923, кл. С04В 33/00, С04В 33/02, С04В 38/06, С04В 33/30, 1998

4. Патент на изобретение №2596027, кл. С04В 33/132, С04В 33/16, С04В 38/06, 2016

Керамическая смесь для изготовления строительных изделий, содержащая глину и выгорающую добавку, отличающаяся тем, что в качестве глины применяют малопластичную глину, в качестве выгорающей добавки используют отходы непластифицированного поливинилхлорида (отходы НПВХ) и дополнительно вводят стекольный бой и борную кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Малопластичная глина 70-90,0
Стекольный бой 5,0-15,0
Борная кислота 2,5-5,0
Отходы НПВХ 2,5-10,0



 

Похожие патенты:
Настоящее изобретение относится к технологиям с применением аэрогеля и может быть использовано для получения теплоизоляционных материалов широкого применения. Технический результат заключается в расширении области применения и получении теплоизоляционных материалов с относительно низким коэффициентом теплопроводности в широком диапазоне температур, улучшенными поглощающими свойствами электромагнитного излучения в области ИК-спектра, повышенной механической прочностью и гибкостью, сниженной осыпаемостью и достигается при получении материала путем изготовления упрочняющей структуры, в которую вводят аэрогель с последующей сушкой для получения целевого теплоизоляционного материала, причем упрочняющую структуру изготавливают в виде волокнистой подложки плотностью 0,001-0,1 г/см3, которая состоит из волокон с диаметром 0,1-20 мкм, для получения аэрогеля предварительно получают золь путем смешивания силана с органическим растворителем и водным раствором кислоты с выдержкой мольного соотношения силан:органический растворитель:H2O:кислота, равным 2:(5-10):(2-8):(1-10)×10-3, и выдерживают а течение 24 часов, после чего в полученный на предыдущей стадии золь при перемешивании вводят дополнительное количество органического растворителя до достижения отношения золя к органическому растворителю 1,2-2 и вводят гелирующий агент - раствор основания с выполнением мольного соотношения силан:основание, равного 1:(1-5)×10-2, и проводят выдержку для гелеобразования в течение 10-60 минут, а затем полученный аэрогель вводят в упрочняющую структуру путем их совместного центрифугирования и производят старение композиционного материала..

Изобретение относится к композиционным пьезоматериалам (КПМ) и может быть использовано для изготовления гидроакустических приёмников, датчиков медицинской ультразвуковой диагностики, эмиссионного контроля, дефектоскопов и других объёмно-чувствительных пьезопреобразователей, а также к технологии изготовления этих материалов.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности теплоизоляционных материалов на основе пенополиуретана, и может быть использовано для теплоизоляции строительных конструкций различного назначения и для теплоизоляции трубопроводов.

Изобретение относится к фильтрационным мембранам. Представлен монолитный сепарационный элемент для тангенциальной сепарации обрабатываемой текучей среды на фильтрат и ретентат, при этом указанный сепарационный элемент содержит прямолинейную жесткую пористую основу трехмерной структуры, внутри которой выполнен по меньшей мере один канал для протекания потока обрабатываемой текучей среды с целью сбора фильтрата на наружной поверхности основы, при этом наружная поверхность основы имеет постоянный профиль, так что все внешние образующие линии, параллельные центральной оси основы, являются параллельными между собой прямыми линиями, отличающийся тем, что монолитная жесткая пористая основа содержит препятствия, начинающиеся от внутренней стенки канала или каналов, для циркуляции обрабатываемой текучей среды, которые характеризуются идентичностью материала и пористой текстуры с основой, а также непрерывностью материала и пористой текстуры с основой, при этом препятствия, появляясь между первым и вторым положениями вдоль продольной оси канала, создают резкое сужение или схождение в направлении течения обрабатываемой текучей среды в указанном канале, затрудняя или возмущая поток текучей среды, причем указанное резкое сужение имеет радиальную стенку, расположенную перпендикулярно к продольной оси, а указанное схождение имеет стенку, наклоненную относительно продольной оси под углом α, строго превышающим 0° и меньшим 90°.

Изобретение относится к фильтрационным мембранам. Сепарационный элемент для тангенциальной сепарации обрабатываемой текучей среды на фильтрат и ретентат, при этом указанный сепарационный элемент содержит монолитную жесткую пористую основу прямолинейной структуры, в которой выполнены несколько каналов для протекания обрабатываемой текучей среды между входом и выходом для ретентата с целью сбора фильтрата от наружной поверхности основы, при этом монолитная жесткая пористая основа ограничивает препятствия, простирающиеся от внутренних стенок указанных каналов, для потока обрабатываемой текучей среды, которые характеризуются идентичностью материала и пористой текстуры с основой, а также непрерывностью материала и пористой текстуры с основой, при этом указанные препятствия создают вариации проходного сечения канала, когда варьирует по меньшей мере один из следующих критериев: площадь прямого сечения, форма прямого сечения, размеры прямого сечения канала.
Изобретение относится к технологии получения пористого материала из ультрадисперсного оксидного керамического порошка и добавок-порообразователей и может быть использовано для получения фильтрующих керамических материалов или материалов медицинского назначения.

Группа изобретений относится к изготовлению изделий из мультиперфорированных композиционных материалов, то есть изделий, сформированных из волокнистого усилителя, уплотненного матрицей и в которых было реализовано множество перфорационнных отверстий.

Изобретение относится к способам получения пенокерамических фильтров (ПКФ) для очистки жидкого алюминия и его сплавов. Может использоваться в металлургии, литейном производстве.

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов, а именно к способу изготовления фиброармированных пеноблоков и плит для вентилируемых фасадов различной цветовой гаммы, а также пеноблоков, облицованных с одной или нескольких сторон плитами, используемых при изготовлении сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций, и линии для изготовления указанных пеноблоков и плит.

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к производству пористых заполнителей на основе жидкого стекла, предназначенных для изготовления легких бетонов, а также теплоизоляционных засыпок.

Заявленный способ относится к технологии получения термостойкой керамики с пониженной температурой обжига и с повышенной прочностью и может найти применение для производства керамических материалов технического назначения, в частности керамической футеровки, а также других изделий, работающих в условиях, где требуется высокая термостойкость и прочность.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изделий стеновой керамики, в частности керамических кирпича и камней.

Изобретение относится к составам огнеупорных масс, применяющихся в качестве набивной футеровки плавильных печей и тепловых агрегатов для плавки и транспортировки алюминия и сплавов на его основе.

Изобретение относится к области производства строительной керамики и может быть использовано при изготовлении фасадной облицовочной и теплоизоляционной керамики: плитки, плит, блоков и кирпича.

Изобретение относится к производству строительной керамики и может быть использовано при изготовлении стеновых и облицовочных изделий: кирпичей, камней, плиток, плит и блоков. Керамическая смесь содержит малопластичную глину, отходы из непластифицированного поливинилхлорида, бой листового оконного стекла и борную кислоту при следующем соотношении компонентов : малопластичная глина - 70-90,0; стекольный бой - 5,0-15,0; борная кислота - 2,5-5,0; отходы НПВХ - 2,5-10,0. Изделия получают с применением технологии полусухого прессования, что позволит проводить технологический цикл без вылеживания шихты и сушки сырца. Технический результат изобретения - повышение прочности изделий на изгиб при снижении энергоемкости за счет исключения стадий вылеживания шихты и сушки сырца, а также уменьшения времени обжига изделий. 1 табл., 5 пр.

Наверх