сырьевая смесь для получения силикатных изделий с использованием вскрышных пород горнодобывающей промышленности

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, отличающаяся тем, что, с целью снижения давления автоклавирования, она содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотую песчаную пелито-алевритовую породу и в качестве заполнителя - исходную песчаную пелито-алевритовую породу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

известь негашеная	6-12
тонкомолотая песчаная пелито-алевритовая порода	12-24
исходная песчаная пелито-алевритовая порода	64-82

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к изготовлению силикатных изделий, с использованием попутно добываемых вскрышных пород горнодобывающей промышленности.

Известна сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича, содержащая, мас.%: известь 4,8-5,2, тонкомолотый перлит 11-12, полевошпатовый песок 77,5-78,5 и вспученный перлитовый песок остальное (А.С. СССР № 618355, С04В 15/06,05.08.1978).

Недостаток данной смеси - низкая прочность сырца и готового изделия, и автоклавная обработка изделий паром высокого давления.

Наиболее близким к техническим решением, принятым за прототип, является сырьевая смесь, для изготовления силикатного кирпича, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотый гранодиорит и в качестве заполнителя гранодиоритовый отсев при следующем соотношении компонентов, мас.%: молотый гранодиорит 15-30, гранодиоритовый отсев 60-80, известь - остальное (А.С. СССР № 817001, С04В 15/06, 30.03.1981).

Недостатком данного технического решения является то, что оно включает автоклавную обработку изделий паром высокого давления.

Цель изобретения - снижение давления автоклавирования.

Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления силикатных изделий, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотую песчаную пелито-алевритовую породу, а в качестве заполнителя исходную песчаную пелито-алевритовую породу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

известь негашеная 6-12

молотая песчаная пелито-алевритовая порода 12-24

исходная песчаная пелито-алевритовая порода 64-82

Данная порода в больших количествах попадает в зону горных работ при открытой разработке железорудных месторождений КМА.

В табл.1 приведен химический состав песчаной пелито-алевритовой породы, в табл.2 - гранулометрический состав.

Таблица 1 Химический состав породы, мас.%
SiO2	Аl2O 3	Fe2 O3	CaO	MgO	ТiO2	SO3	K 2O	Na 2O	п.п.п.	Сумма
79,4	10,26	2,57	0,05	0,02	-	-	1,28	1,15	4,19	98,92

Таблица 2 Гранулометрический состав породы
Содержание фракций, мас.%, размер сит, мм
Более 1,25	1,25-0,63	0,63-0,315	0,315-0,10	0,10-0,04	0,04-0,01	0,01-0,005	Менее 0,005
-	-	1,3	14,4	18,72	42,95	5,7	16,93

По размеру преобладают алевритовые и пелитовые частички. Содержание псаммитовых частиц составляет 15,7 мас.%. Порода содержит преимущественно кварц. В качестве второстепенных минералов (до 10 мас.%) содержатся полевые пшаты, каолинит, монтмориллонит, гидрослюда и смешаннослойные образования.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая сырьевая смесь отличается от известной введением в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотой песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхность 8000 см²/г, а в качестве заполнителя - исходной песчаной пелито-алевритовой породы, и как следствие - снижение давления автоклавирования за счет высокой реакционной способности предлагаемого сырья.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Предложенная сырьевая смесь отличается новым качественным и количественным составом, и существенно упрощенной технологий изготовления кирпича, а именно снижением давления автоклавирования от 0,8 до 0 МПа или даже заменой автоклавной обработки пропариванием при атмосферном давлении.

Существенное снижение давления автоклавирования свидетельствует о возможности снижения энергозатрат на производство и повышение уровня безопасности самого производства, что связано с особенностями минералогического состава породы, а именно наличием минералов алюмо-силакатного состава, обеспечивающих синтез цементирующих соединений при невысоких давлениях автоклавной обработки. Кроме этого за счет высокой дисперсности предлагаемого сырья, в сравнении с известным (гранодиоритным отсевом), возможно сокращение времени помола кремнеземистого компонента. Это подтверждает, что заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Для изготовления предлагаемой сырьевой смеси используют негашеную известь (активность СаО+MgO=75%) и песчаную пелито-алевритовую породу с добавкой тонкомолотой песчаной пелито-алевритовой породы, с удельной поверхность 8000 см²/г.

Пример 1

Смесь готовят путем перемешивания исходных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%

негашеная известь - 6

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82

Перемешанные компоненты увлажняют водой до 10% от массы сухих материалов. Далее смесь выдерживают в герметичной камере до полного гашения смеси в течение 2-3 часов. Из этой смеси формуют кирпич-сырец при прессовом давлении 20 МПа, затем запаривают в пропарочной камере по режиму 1,5+9+1,5 при атмосферном давлении и температуре пара 95+5°С.

Пример 2

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в пропарочной камере по режиму 1,5+9+1,5 при атмосферном давлении и температуре пара 95±5°С.

Пример 3

Сырьевую смесь с влажностью 10% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 6

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.

Пример 4

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.

Пример 5

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%

негашеная известь - 12

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 24

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 64

Киприч-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.

Пример 6

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 4 атм.

Пример 7

Сырьевую смесь с влажностью 10% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 6

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 8 атм.

Пример 8

Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 10

молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20

исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70

Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 8 атм.

После семи суток выдержки в естественных условиях кирпичи испытывают на прочность при сжатии и изгибе по ГОСТ 8462-85. Результаты физико-механических испытаний представлены в табл.3.

Таблица 3 Физико-механические характеристики силикатных изделий
Показатель	Пример	Прототип
	1	2	3	4	5	6	7	8
Предел прочности при сжатии, МПа
23,2	19,2	28,4	28,9	23,8	28,5	27	30,4	22,6-28,8
Предел прочности при изгибе, МПа
6,9	5	6,9	7,2	6,3	7,8	8,4	9,4	7,5-9,1
Средняя плотность, кг/м3	1960	1870	1960	1920	1850	1930	1980	1900	2140-2190
Водопоглощение, %	11,72	14,18	11,84	13,1	13,30	11,92	12,18	14,35	-
Коэффициент размягчения	0,85	0,78	0,74	0,87	0,92	0,95	0,73	0,77	-
Морозостойкость, в циклах, не менее
15	15	25	35	35	35	50	50	-
Предел прочности при сжатии сырца, МПа
1,92	2,1	1,92	2,1	2,1	2,1	1,92	2,1	-

Из табл.3 видно, что данное сырье обеспечивает высокую прочность сырца 1,92-2,1 МПа, прочность готовых изделий сопоставима с прочностью изделий по прототипу, водопоглощение составляет 11,72-13,30%, морозостойкость в зависимости от давления автоклавирования находится в пределах 25-50 циклов, что отвечает требованиям для лицевого силикатного кирпича. Изделия, полученные гидротермальной обработкой при атмосферном давлении, имеют морозостойкость 15 циклов, что отвечает требованиям для рядового силикатного кирпича. Высокие значения коэффициента размягчения 0,74-0,95 для всех режимов гидротермальной обработки свидетельствуют о высокой водостойкости материала. Полученные изделия имеют среднюю плотность 1870-1980 кг/м³, которая ниже, чем у прототипа 2140-2190 кг/м ³.

Силикатный кирпич с применением песчаной пелито-алевритовой породы имеет коричневый цвет и не требует введения пигментов для окрашивания, может быть использован в качестве облицовочного материала. Высокая прочность сырца позволит сократить брак в процессе формовании и облегчит выпуск высокопустотных изделий.

Заявляемые составы сырьевой смеси обладают высокой реакционной способностью, что позволяет получать изделия при сниженном давлении автоклавироваыия (от 0,8 до 0 МПа), что в свою очередь позволит снизить энергозатраты на автоклавную обработку, тем самым уменьшить энергоемкость и повысить производительность процесса производства. Использование предлагаемых составов сырьевых смесей позволит решить проблему утилизации вскрышных пород горнодобывающих предприятий и при этом получить различные силикатные строительные изделия для жилищного, гражданского и сельского строительства.