керамическая масса и способ изготовления керамических изделий на ее основе

Формула изобретения

1. Керамическая масса, содержащая глину, вулканический пепел, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глина	70-90
Вулканический пепел	5-15
Кварцевый песок	5-15

2. Способ изготовления керамических изделий из керамической массы по п.1, включающий приготовление сырьевой смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что сушку полуфабриката проводят скоростным способом при нагреве со скоростью 3°С/мин до температуры 150-200°С, в течение 4-8 часов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов на основе высокочувствительного к сушке глинистого сырья с использованием скоростной сушки.

Известна керамическая масса (Пат. РФ № 2422398, МПК С04В 33/132), содержащая глину, цементную пыль, молотый стеклобой и тальк при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 85,0-89,5; цементная пыль 0,5-1,0; молотый стеклобой 4,0-6,0; тальк 6,0-8,0.

Недостатками данного изобретения являются: многокомпонентность массы, сложность гомогенизации сырьевой смеси, дополнительные энергозатраты на размол стеклобоя и талька.

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса (Пат. РФ № 2430054, МПК С04В 33/00), содержащая, мас.%: глину 74,5-84,5; измельченный брак кирпича после сушки 0,1-1,0; вулканический пепел 15,0-25,0.

Недостатком данного изобретения является необходимость использования традиционных режимов сушки, повышающих энергозатраты на производство.

Известен способ изготовления керамических изделий (Пат. РФ № 2204541 МПК С04В 33/00), включающий измельчение глиняного сырья, введение дегидратированной глины и древесных опилок, формование, сушку, обжиг. В способе используют глину Юмагузинского месторождения с химическим составом, мас.%: SiO₂ 55,12; Al₂ O₃ 12,83; Fe₂O₃ 4,75; CaO 6,02; MgO 1,91; SO₃ 0,050. Компоненты берут в следующих соотношениях, мас.%: глина 65-70; дегидратированная глина 12-25; опилки 10-20. Обжиг осуществляют в интервале температур 980-1050°С, при этом нагрев и охлаждение осуществляют со скоростью 70-95°С/ч.

Недостатком данного изобретения является необходимость подготовки дегидратированной глины, что значительно усложняет технологический процесс.

Известен способ изготовления керамических изделий (Пат. РФ № 2235080 МПК С04В 33/02, С04В 33/00), включающий приготовление отощающей добавки на основе золы от сжигания промышленных и бытовых сточных вод, смешивание ее с глиной до состава, в %: глина 90-75, зола 10-25, формование заготовок, сушку и обжиг, при этом приготовление отощающей добавки ведут путем отбора 30-60% от общего объема глины, ввода ее в золу и принудительно динамического контакта глины и золы в течение 5-30 мин при соотношении глины и золы от 2,7:1 до 1,2:1.

Недостатком данного изобретения является необходимость введения дополнительной операции приготовления отощающей добавки.

Задачей предлагаемого изобретения является использование керамической массы, позволяющей обеспечить снижение себестоимости керамических изделий за счет применения технологии скоростной сушки.

Вулканический пепел, используемый для расширения сырьевой базы и снижения себестоимости готовой продукции, оказывает отощающее воздействие на глину и способствует интенсификации процессов спекания за счет содержания в значительном количестве активного аморфного кремнезема и щелочных оксидов. Применение скоростной сушки не только способствует снижению энергозатрат на производство продукции, но и позволяет использовать высокочувствительное к сушке каолинито-монтмориллонитовое глинистое сырье, поведение которого в условиях скоростной сушки отличается от традиционных технологий.

Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что предлагаемая керамическая масса для изготовления кирпича и черепицы содержит в своем составе, мас.%: глина 70-90; кварцевый песок 5-15; вулканический пепел 5-15, а сушку полуфабриката проводят скоростным способом при нагреве со скоростью 3°С/мин до температуры 150-200°С, в течение 4-8 часов.

Приготовление керамической массы производят путем грубого помола сырьевых компонентов, химический состав которых приведен в табл.1, смешивания, тонкого помола и гомогенизации. Керамические изделия формуются пластическим формованием. Затем полуфабрикат подвергают скоростной сушке при температуре 150-200°С со скоростью набора температуры 3°С/мин. Время сушки зависит от габаритов изделия и составляет от 4 до 8 часов. Обжиг высушенного полуфабриката производится при температуре 1050°С.

Керамические изделия изготавливали следующим образом. Для подготовки массы, шихтовой состав которой приведен в табл.2, песок в количестве 10% и вулканический пепел в количестве 10%, прошедшие через виброгрохот, поступают на камневыделительные вальцы вместе с глиной в количестве 80%, подвергшейся разрыхлению и магнитной сепарации. Затем производится их смешивание в двухвальном смесителе и совместный помол на валковой дробилке. Далее после вылеживания в течение суток шихта поступает на вальцы тонкого помола, затем подается в двухвальный смеситель с пароувлажнением, где окончательно гомогенизируется и доувлажняется до формовочной влажности. Масса, прошедшая через глинорастиратель, формуется на шнековом вакуум-прессе, разрезается и приобретает конечную форму (при изготовлении черепицы) на допрессовочном прессе. Отформованные изделия сушат при температуре 150-200°С со скоростью 3°С/мин до конечной влажности не более 2% и обжигают при температуре 1050°С. Свойства обожженных изделий приведены в табл.3.

Составы 1, 2 выполнены при оптимальных параметрах предлагаемого технического решения, составы 3, 4 - с запредельными параметрами предлагаемого технического решения.

Таблица 1
Наименование материала	Содержание, мас.%
	SiO2	Al2O3	Fe2 O3	FeO	CaO	MgO	K2 O	Na2O	Сорг.	SO3	ППП
Глина	64,56	22,78	4,49	-	0,46	0,46	-	-	1,43	-	8,87	100,00
Песок	97,46	1,68	0,30	-	0,38	0,38	-	-	-	-	-	100,00
Пепел	65,25	17,00	1,45	1,45	4,00	4,00	3,00	3,70	-	0,10	2,75	100,00

Таблица 2
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%, в составах
	1	2	3	4
Глина	80,0	70,0	60,0	95,0
Кварцевый песок	10,0	15,0	20,0	2,5
Вулканический пепел	10,0	15,0	20,0	2,5

Таблица 3
Показатели	Показатели для изделий, изготовленных из массы состава
	1	2	3	4
Пластичность, %	13	12	8	17
Связующая способность, МПа	1,2	1,1	0,8	1,4
Чувствительность к сушке, с	105	118	130	85
Прочность на сжатие, МПа	32	24	16	26
Воздушная усадка, %	6,3	4,1	3,0	7,2
Огневая усадка, %	1,4	1,2	1,1	1,8
Водопроницаемость	Водонепроницаем	Водонепроницаем	Водопроницаем	Водонепроницаем
Морозостойкость	Более 25 циклов	Более 25 циклов	Менее 25 циклов	Более 25 циклов
Масса 1 м 2 покрытия, кг	24,3	21,0	20,1	25,7

Из таблицы 3 видно, что только использование составов масс в указанном в способе диапазоне, позволяет получать керамические изделия, отвечающие всем требованиям. Уменьшение соотношения глины к песку и вулканическому пеплу приводит к значительному снижению прочности и морозостойкости готовых изделий, а увеличение этого соотношения не позволяет получить керамическую массу, менее чувствительную к сушке, что делает невозможным применение скоростных режимов сушки.