Керамическая масса для изготовления стеновых материалов

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к промышленности изделий стеновой керамики, и может быть использовано для получения керамического рядового кирпича и камней. Технический результат заключается в увеличении прочности при сжатии и уменьшении водопоглощения обожженных изделий. Керамическая масса для получения стеновых изделий содержит аргиллитовую вскрышную породу угледобычи и измельченный отсев цеолитсодержащей породы при следующем соотношении компонентов, мас. %: аргиллитовая вскрышная порода угледобычи 70-90; цеолитсодержащая порода 10-30. 3 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к промышленности изделий стеновой керамики, и может быть использовано для получения керамического рядового кирпича и камней.

Известна керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая отходы углеобогащения (в мас. %) - 84-88; водная вытяжка лессовидного суглинка - 8-10 и отход метиз производства - 4-6 (Патент РФ №2327668). Недостатками указанной сырьевой смеси являются то, что изделия на ее основе обладают незначительной прочностью при сжатии (11,0-15,1 МПа) и сложным технологическим процессом подготовки водной вытяжки лессовидного суглинка, требующим значительных ресурсо- и энергозатрат. Полное размокание суглинка в воде и последующее обезвоживание требует дополнительных энергетических затрат и обуславливает увеличение себестоимости изделий.

Другая керамическая масса (Патент РФ №2087449), содержащая 70-81% глины, 9-10% аргиллитов, 0,5-1,0% отработанную смазочно-охлаждающую жидкость (сверх 100%) и 10-20% стебли хлопчатника, не позволяет получить керамические стеновые материалы с высокой прочностью (R_сж - 9,9-10,5 МПа). При этом наблюдается большой расход природного глинистого сырья (более 70%).

Наиболее близким аналогом к предлагаемой является масса для изготовления керамических материалов, включающая отходы обогащения углистых аргиллитов - 70-80% и умереннопластичный суглинок - 20-30% (Патент РФ №2615199). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе после обжига имеют незначительную прочность при сжатии (23,2-25,4 МПа) и высокое водопоглощение (14,9-15,6%).

Задачей, на решение которой направлено изобретение является повышение прочности и уменьшение водопоглощения керамических стеновых материалов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая аргиллитовую вскрышную породу угледобычи и наполнитель, отличается тем, что в качестве наполнителя она содержит измельченную цеолитсодержащую породу размером частиц менее 0,10 мм при следующем соотношении компонентов массы, масс. %: аргиллитовая вскрышная порода угледобычи - 70-90, цеолитсодержащая порода - 10-30.

Аргиллитовая вскрышная порода угледобычи имеет следующий химический состав масс. %: SiO₂ 61,75; Al₂O₃ 13,07; Fe₂O₃ 8,37; СаО 2,01; MgO 1,79; K₂O 2,17; Na₂O 1,64; п.п.п. 9,70. Сырье относится к группе кислой с высоким содержанием красящих оксидов. Минеральный состав аргиллитовой породы представлен кварцем, ортоклазом, сидеритом, гетитом и монтмориллонитом. Содержание глинистых минералов колеблется в пределах 18-22%. Температура огнеупорности 1220°С. В измельченном состоянии по технологическим свойствам аргиллитовая вскрышная порода является умереннопластичной, среднедисперсной, относится к легкоплавкому, низкотемпературному и среднеспекающемуся сырью,

Измельченная цеолитсодержащая порода представляет собой тонкоизмельченный порошок красно-коричневого цвета, полученный в результате измельчения отсева горной породы при получении мелкофракционной дорожной засыпки. Объемная масса - 1070 кг/м, плотность - 2720 кг/м. Огнеупорность 1160°С. В минералогический состав входят клиноптилолит, альбит, кварц, гетит, монтмориллонит и вулканическое стекло. Химический состав цеолитсодержащей породы приведен в таблице 1.

Из научной и технической литературы, а также из известкового перечня информации заявителем не обнаружены технические решения с применением аргиллитовых вскрышных пород с наличием глинистых минералов в количестве 18-22%, а также измельченного отсева пород с малым содержанием цеолита (в пределах 20-22%) при значительном присутствии полевых шпатов (52-55%) и вулканического стекла (6-8%) или с аналогичным наполнителями подобного химического состава.

В рассматриваемой керамической массе измельченные и увлаженные частицы монтмориллонита и клиноптилолита выступают в качестве пластической составляющей между твердыми частицами, обеспечивая плотную упаковку последних при формовании путем прессования.

Химическое взаимодействие основных составляющих (клиноптилолита, альбита, вулканического стекла) цеолитсодержащей породы при термической обработке, при указанной совокупности оксидов с продуктами разложения глинистых минералов и других компонентов, присутствующих в аргиллитовой вскрышной породе, обуславливает ранее протекание реакций в твердой фазе с образованием новых соединений типа морденита, железистых шпинелей, кристобалита и анортита, а также с образованием жидкой стеклофазы за счет взаимодействия оксидов щелочных элементов с аморфным кремнеземам, оксида железа и вулканическим стеклом, Поскольку жидкая стеклофаза практически является связующим и цементирующим веществом между твердыми тугоплавкими частицами шихты, заполняющим межзерновые пустоты, снижая пористость черепка, то образование ее в значительном количестве (25-30%), чем в известных составах при конечной рабочей температуре обжига, обуславливает получение керамического материала более плотной структуры, что снижает водопоглощение и повышает прочность обожженных изделий.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, по мнению заявителя, отвечает критерию «Существенных отличий», приобретает новые свойства, заключающиеся в получении керамического материала более плотной структуры, обуславливающей высокую прочность, водопоглощение изделий.

Пример конкретного выполнения.

Аргиллитовые вскрышные породы угледобычи измельчены в щековой дробилке и просеяны через сито с размерами ячейки 0,63 мм. Отсев цеолитсодержащей породы измельчен в шаровой мельнице до конечного остатка на сите №008 не более 5%. Смесь в необходимых соотношениях тщательно смешивалась в сухую и увлажнялась до влажности 9-10%. Изделия стеновой керамики прессуют из полученного пресс-порошка при удельном давлении 25 МПа. Опрессованные изделия сушат и обжигают однократным способом при температуре 1000°С с выдержкой в течение 1,5 ч.

Шихтовой состав масс и свойства обожженных изделий приведены в таблицах 2 и 3.

Результаты испытаний показали эффективность введения измельченного отсева цеолитсодержащей породы в количестве 10-30% по сравнению с прототипом.

Применение предлагаемой керамической массы позволяет получить стеновые керамические изделия повышенной прочности и малым водопоглощением с расширением сырьевой базы за счет отходов угледобычи и камнедробления.

Керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая аргиллитовую вскрышную породу угледобычи, отличающаяся тем, что дополнительно содержит измельченный отсев цеолитсодержащей породы при следующем соотношении компонентов (масс. %):

аргиллитовая вскрышная порода угледобычи	70-90
цеолитсодержащая порода	10-30