керамическая масса для получения кирпича

Формула изобретения

Керамическая масса для получения кирпича, включающая легкоплавкий суглинок и отход производства, отличающаяся тем, что в качестве суглинка используется суглинок Маркинского месторождения, а в качестве отхода производства применяется основной сталеплавильный шлак Ростовского электрометаллургического завода, который имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 40,48; Fe ₂O₃ 4,43; Al₂O₃ 1,0; TiO ₂ 0,94; CaO 44,8; MgO 3,8; Na₂O 0,61; п.п.п. 3,7, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суглинок	75-85
Сталеплавильный шлак	15-25

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано в технологии изготовления керамического кирпича. Наиболее эффективным сырьем для высококачественной керамики с высокими физико-механическими и эстетико-потребительскими свойствами являются светложгущиеся глины, запасы которых ограничены. Вместо высококачественного глинистого сырья могут быть использованы суглинки совместно с отходом электрометаллургического производства - основным сталеплавильным шлаком.

Известна керамическая масса для получения кирпича следующего состава, мас.%: лессовидный суглинок - 91-97, угольная мелочь - 1-3, ватержакетный шлак - 2-6 [авторское свидетельство № 1539185, опубл. 30.01.1990]. Недостатки указанного состава - повышенная воздушная усадка и низкая морозостойкость 18-26 циклов.

В качестве прототипа может служить сырьевая смесь для получения керамического кирпича с применением отходов углеобогащения и отходов метизного производства, содержащая, мас.%: отходы углеобогащения - 84-88; водная вытяжка лессовидного суглинка - 8-10; отход метизного производства - 4-6 (патент № 2327668, опубл. 27.06.2008). Полученный из указанной сырьевой смеси керамический кирпич имеет следующие характеристики: температура обжига - 1050°С, цвет черепка - кирпичный. Недостатками прототипа являются низкая прочность на сжатие 11,0-13,9 МПа и повышенная температура обжига.

Задачей данного изобретения является разработка состава недорогого керамического кирпича с использованием основного сталеплавильного шлака (СШ), имеющего ярко выраженный желтый цвет черепка и обладающего высокими прочностью на сжатие и на изгиб, повышенной морозостойкостью и низкой воздушной усадкой. При этом происходит повышение трещиностойкости отформованного кирпича, долговечности и декоративности строительных конструкций из обожженного кирпича. Вследствие сравнительно низкой температуры обжига (1000°С) и применения производственного отхода совместно с низкосортным глинистым сырьем происходит существенное удешевление технологии керамического кирпича. Применение предлагаемой керамической массы позволяет реализовать аспекты ресурсо- и энергосбережения при производстве высококачественного кирпича. Вместе с этим решается экологическая проблема утилизации шлака.

Предлагаемая керамическая масса для получения кирпича включает легкоплавкий суглинок Маркинского месторождения и основной сталеплавильный шлак Ростовского электрометаллургического завода, который имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ - 40,48; Fe₂O₃ - 4,43; Al₂O₃ - 1,00; TiO₂ - 0,94; CaO - 44,80; MgO - 3,80; Na ₂O - 0,61; ППП - 3,70, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суглинок - 85-75

Сталеплавильный шлак - 15-25

Для достижения указанной задачи в состав шихты вводится основной сталеплавильный шлак, который является отходом электрометаллургического производства и имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ - 40,48; Fe₂ O₃ - 4,43; Al₂O₃ - 1,00; TiO ₂ - 0,94; CaO - 44,80; MgO - 3,80; Na₂O - 0,61; ППП - 3,70. Большое содержание в химическом составе СШ CaO способствует активному осветлению черепка вследствие твердофазовых реакций при обжиге. При этом происходит нейтрализация окрашивающего действия железосодержащих фаз, придающих керамическому черепку традиционный кирпичный цвет. В качестве глинистого сырья используется суглинок Маркинского месторождения, который характеризуется следующим химическим составом, мас.%: SiO₂ - 57,19; Fe₂ O₃ - 5,32; Al₂O₃ - 11,75; TiO ₂ - 0,68; CaO - 9,26; MgO - 1,94; Na₂O - 0,70; K₂O - 0,48; SO₃ - 1,21; P₂O ₅ - 0,13; MnO - 0,14; ППП - 11,20.

Для получения изделий из разработанной керамической массы применялась традиционная технология производства кирпича. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20%. Формование осуществлялось пластическим методом при формовочной влажности 20%. Отформованный кирпич высушивался до остаточной влажности 6%. Высушенный кирпич обжигали при температуре 1000°С.

В таблице 1 в качестве примеров приведены составы керамических масс, в таблице 2 - физико-механические, эксплуатационные и эстетико-потребительские свойства керамического кирпича, полученного из указанных керамических масс.

Таблица 1
Составы керамических масс
Компонент	Содержание компонента для составов, % по массе
1	2	3
Суглинок	85	80	75
Сталеплавильный шлак	15	20	25

Таблица 2
Физико-механические, эксплуатационные и эстетико-потребительские свойства кирпича
Показатели	Значения для составов
1	2	3
Усадка воздушная, %	3,7	3,5	3,4
Предел прочности, МПа:	21,8	23,4	25,2
- на сжатие	9,3	10,1	10,1
- на изгиб
Морозостойкость, цикл	45	47	52
Цвет черепка	светло-желтый	светло-желтый	желтый
	однородный	однородный	однородный

Из таблицы 2 видно, что предлагаемая керамическая масса способствует снижению воздушной усадки, увеличению предела прочности на сжатие кирпича в 1,8 раза, морозостойкости - в 2 раза; происходит снижение температуры обжига на 50°С по сравнению с приведенными техническими решениями. Кроме того, появляется возможность получить объемно-окрашенный черепок светлых тонов из низкосортного красножгущегося глинистого сырья. Все вышеперечисленные факторы значительно повышают конкурентоспособность изделий.