Керамическая масса для изготовления керамического сейсмостойкого кирпича

Авторы патента:

C04B33/138 - Изделия из глины (монолитные огнеупоры или огнеупорные строительные растворы C04B 35/66; пористые изделия C04B 38/00)

Владельцы патента RU 2778916:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (RU)

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического сейсмостойкого кирпича. Технический результат заключается в повышении прочности и морозостойкости сейсмостойкого кирпича. Керамическая масса включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: бейделлитовая глина 60-80, алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома с содержанием, мас.%: SiO₂ - 4,5; Al₂O₃ - 76,5; Fe₂O₃ - 1,7; CaO - 6,8; Cr₂O₃ - 6,7; R₂O - 3,8; 20-40. 3 табл.

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического сейсмостойкого кирпича.

Известна керамическая масса для получения сейсмостойкого кирпича следующего состава, мас. %: легкоплавкая глина - 65, золошлаковый материал - 15, ферропыли из самораспадающихся шлаков - 20 / Нарыжная Н.Ю. Экономическая и практическая целесообразность использования золошлака и ферропыли Актюбинской области в производстве сейсмостойкого кирпича / Н.Ю. Нарыжная Н.Ю., Е.Г. Сафронов, С.М. Силинская, В.З. Абдрахимов // Уголь. 2021. №10 (октябрь). С. 33-37/ [1].

Недостатком указанного состава является относительно низкая морозостойкость (41 циклов) и механическая прочность на сжатии 15,8 МПа при температуре обжига сейсмостойкого кирпича 1000^оС.

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса для изготовления сейсмостойкого кирпича, включающая следующие компоненты, мас. %: бейделлитовая глина 60-80, шлак от выплавки ферротитана 20-40 / Абдрахимова Е.С. Рециклинг шлака от выплавки ферротитана в производство сейсмостойкого кирпича на основе бейделлитовой глины / Е.С. Абдрахимова // Экология и промышленность России. 2021. Т.25. №7. С. 32-36./ [2].

Недостатком указанного состава является относительно низкая морозостойкость (35-42 циклов) и механическая прочность на сжатии 16,2 МПа при температуре обжига сейсмостойкого кирпича 1050^оС.

Сущность изобретения - повышение качества керамического кирпича.

Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и механической прочности при сжатии.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую бейделлитовую глину, дополнительно вводят алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома с содержанием, мас. %: SiO₂ - 4,5; Al₂O₃ - 76,5; Fe₂O₃ - 1,7; CaO - 6,8; Cr₂O₃ - 6,7; R₂O -3,8 при следующем содержании сырьевых компонентов, мас. %:

бейделлитовая глина	60-80
алюмосодержащий шлак от производства
металлического хрома	20-40

Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома относится к техногенному сырью цветной металлургии. Шлак имеет плотную структуру, которая сложена в основном пластинчатыми кристаллами.

Петрографический анализ показал, что минералогический состав исследуемого шлака представлен в основном: α ─ модификацией А1₂О₃корундом, плевым шлаком, кварцем, органикой, кальцитом и примесями железа. В основном А1₂О₃ обычно присутствует в качестве высокотемпературной α - модификации, являющаяся аналогом природного минерала - корунда, температура плавления которого 2050^оС. Такой состав шлаков способствует им высокую прочность, огнеупорность (1800-1900^оС) и термическую стойкость. Шлак разрушается под нагрузкой 0,2 МПа при температурах выше 1700^оС. Химический состав шлака представлен в табл. 1

Таблица 1 – Химический состав сырьевых компонентов

Компонент	Содержание оксидов, % по массе
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Cr₂O₃	R₂O	П.п.п.
Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома	4,5	76,5	1,7	6,8	─	6,7	3,8	─
Бейделлитовая глина	54,4	19,4	8,5	1,7	1,8	─	2,7	11,5

Бейделлитовая глина. Основным породообразующим минералом глины Образцовского месторождения Самарской области является бейделлит - Al₂[Si₄O₁₀][OH]₂nH₂O, названный по местности Бейделл штата Колорадо (США) и относящийся к минералам группы монтмориллонита. Глина Образцового месторождения, характеризуемая как среднедисперсная, преимущественно с низким содержанием мелких и средних включений, представленных кварцем, железистыми минералами, гипсом и карбонатными включениями.

Исследуемая глина по огнеупорности (1320-1350^оС) относится к легкоплавким, но температура огнеупорности имеет верхний предел, близкий к температуре тугоплавких глин, химический состав представлен в табл. 1.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Компоненты измельчали до прохождения сквозь сито №1,0. После измельчения компоненты тщательно перемешивались. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20-24 %, из полученной шихты формовали кирпич. Сформованный кирпич-сырец высушивали до влажности не более 8 % и затем обжигали при температуре 1050^оС. Изотермическая выдержка при конечной температуре составляла 1 час. В табл. 2 приведены составы керамических масс, а в табл. 3 физико-механические показатели кирпича.

Таблица 2 - Составы керамических масс

Компоненты	Содержание компонентов, мас. %
1	2	3
Бейделлитовая легкоплавкая глина	80	70	60
Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома	20	30	40

Таблица 3 – Физико-механические показатели сейсмостойкого кирпича

Показатели	Составы	Прототип
1	2	2
Механическая прочность при сжатии, МПа	16,4	16,8	17,2	13,2-16,2
Механическая прочность при изгибе, МПа	3,4	3,7	3,9	2,5-3,2
Морозостойкость, циклы	45	48	51	35-42
Термостойкость, количество теплосмен	2	3	4	─
Теплопроводность, Вт/(м⋅^оС)	0,38	0,47	0,51	─

Как видно из таблицы 3 керамические сейсмостойкие кирпичи из предложенных составом имеют более высокие показатели по прочности и морозостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании отхода производства цветных металлов - алюмосодержащего шлака от производства металлического хрома позволяет повысить прочность и морозостойкость сейсмостойкого кирпича.

Использование техногенного сырья при получении керамического сейсмостойкого кирпича способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нарыжная Н.Ю. Экономическая и практическая целесообразность использования золошлака и ферропыли Актюбинской области в производстве сейсмостойкого кирпича / Н.Ю. Нарыжная Н.Ю., Е.Г. Сафронов, С.М. Силинская, В.З. Абдрахимов // Уголь. 2021. №10 (октябрь). С. 33-37.

2. Абдрахимова Е.С. Рециклинг шлака от выплавки ферротитана в производство сейсмостойкого кирпича на основе бейделлитовой глины / Е.С. Абдрахимова // Экология и промышленность России. 2021. Т.25. №7. С. 32-36.

Керамическая масса для изготовления керамического сейсмостойкого кирпича, включающая бейделлитовую глину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома с содержанием, мас.%: SiO₂ - 4,5; Al₂O₃ - 76,5; Fe₂O₃ - 1,7; CaO - 6,8; Cr₂O₃ - 6,7; R₂O - 3,8, при следующем содержании сырьевых компонентов, мас.%:

бейделлитовая глина 60-80;

алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома 20-40.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. Технический результат - снижение истираемости и повышение прочности при изгибе и сжатии.

Керамическая масса для производства строительного кирпича // 2773470

Изобретение относится к области производства строительных материалов. Предложена керамическая масса для производства строительного кирпича, содержащая (мас.%): легкоплавкую глину (75-84,5), шамот (2,0-3,5), песок (10-15), а в качестве выгорающей и отощающей добавок содержит торф фракции 0,5-5 мм (2,0-3,5) и непрокаленные осадки химводоподготовки, образующиеся на теплоэлектроцентралях (1,5-10).

Керамическая масса для изготовления керамогранита // 2768886

Изобретение относится к промышленности керамических материалов. Технический результат - повышение предела прочности при изгибе, утилизация промышленных отходов, расширение сырьевой базы для керамических материалов.

Способ получения синтетического легкого керамического песка и его применение // 2765095

Группа изобретений относится к способу получения легкого керамического песка и применению его в качестве строительного материала, а также в качестве легкого песка, используемого при гидроразрыве пласта для добычи сланцевого газа. Способ получения легкого керамического песка включает сухое распыление золы-уноса в количестве от 5 до 50 мас.% во влажный бокситовый остаток в количестве от 50 до 95 мас.% при одновременном вращении ротора и поддона, необязательное добавление бентонита в количестве от 0 до 5 мас.% или мелкодисперсного кремнезема от 0 до 10 мас.% к золе-уноса или к влажному бокситовому остатку, формирование гранул с использованием высокоинтенсивной мешалки, обеспечивающей высокие напряжения сдвига, сушку гранул при температуре от 150 до 300°С в псевдоожиженном слое с получением высушенных гранул, высокотемпературное спекание высушенных гранул при температуре от 1015 до 1275°С с получением легкого керамического песка.

Керамическая масса для изготовления канализационных труб // 2764608

Изобретение относится к составам масс для изготовления керамических канализационных труб и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат заключается в увеличении водонепроницаемости, снижении водопоглощения и повышении предела прочности при изгибе.

Керамическая масса для изготовления сейсмостойкого керамического кирпича // 2764006

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения сейсмостойкого керамического кирпича. Технический результат заключается в повышении морозостойкости кирпича, расширении сырьевой базы для керамических материалов.

Шихта для получения полифракционного проппанта, способ его получения и применения при гидроразрыве пласта // 2760662

Изобретение относится к производству проппанта и его применению при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта. Полифракционный проппант получен в виде гранул с кажущейся плотностью 1,6-3,0 г/см3 и размерами не более 2000 мкм из шихты, включающей предварительно обожженное при 1000-1400°С алюмосиликатное сырье и модифицирующую добавку - смесь ванадийсодержащего остатка от сжигания мазута, содержащего, масс.

Керамическая масса для производства кирпича // 2760116

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов керамических масс для производства кирпича. Технический результат заключается в интенсификации процесса обжига, повышении морозостойкости кирпича.

Керамическая масса для получения кирпича // 2758052

Изобретение относится к области производства керамического кирпича на основе отхода никелевого производства. Технический результат - повышение прочности на сжатие и на изгиб, повышение морозостойкости.

Керамическая масса для изготовления стеновых материалов // 2755112

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.