способ изготовления строительных изделий и сырьевая керамическая масса для изготовления строительных изделий

Формула изобретения

1. Способ изготовления строительных изделий путем приготовления формовочной массы, состоящей из глины, песка, гидроксида кальция, затворенных водным раствором активатора твердения, пластического формования изделий и их термообработки, включающей стадии прдварительной осушки, термовлажностной обработки в замкнутой атмосфере насыщенного пара и последующей сушки с постепенным снижением влажности, отличающийся тем, что предварительную осушку осуществляют до влажности 12 14% при 60 70^oС, термовлажностную обработку проводят при 95 100^oС в течение 2 4 ч, а последующую сушку проводят в течение 8 10 ч в процессе постепенного подъема температуры до 120 130^oС и выдержки при этой температуре.

2. Сырьевая керамическая масса для изготовления строительных изделий, включающая глину, песок, гидроксид кальция, например, в виде гашеной извести, и активатор твердения, например, каустическую соду, кальцинированную соду, соли аммония, а также смеси указанных веществ, отличающаяся тем, что содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. в пересчете на сухое вещество:

Песок 0,1 50,0

Гидроксид кальция 4,5 20,0

Активатор твердения 0,3 4,0

Глина Остальноео

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изготовления керамических строительных изделий: кирпича, керамических камней, черепицы, крупноразмерных блоков.

Известен способ изготовления строительных изделий, включающий приготовление керамической массы, формование изделий пластическим способом, их сушку и последующий обжиг [1] Основным сырьем для приготовления керамической массы в указанном способе служит глина, в которую вводят отощающие и выгорающие добавки. Отощающие добавки (кварцевый песок, шамот и другие) снижают усадку и внутренние напряжения при сушке и обжиге. В качестве выгорающих добавок используют пылевидное твердое топливо (антрацит, коксовая мелочь), опилки и т.п. Выгорающие добавки интенсифицируют процесс обжига, улучшают спекаемость массы, что ведет к повышению прочности готового изделия.

Существенной операцией указанного способа является обжиг формованных изделий. Этим обусловлены его главные недостатки: невозможность использования глин, содержащих карбонаты, низкая производительность способа, высокая себестоимость готового продукта. Высокая температура обжига порядка 950-1100^oC влечет за собой не только высокую энергоемкость, что повышает себестоимость готовых изделий, но и вызывает определенные экологические проблемы (выбросы в окружающую среду оксидов азота, серы и углерода), борьба с которыми также приводит к удорожанию производства.

Известен способ изготовления строительных изделий, включающий приготовление керамической массы путем смешения порошков глины, отощающих и активных добавок и затворения их активным раствором, формование изделий пластическим способом и их термообработку [2] Процесс термообработки состоит в том, что формованные изделия предварительно сушатся и созревают до окончательной усадки при 40-65^oC в течение 2-4 ч, подвергаются термовлажностной обработке в замкнутой атмосфере насыщенных паров при 120-130^oC с постепенным снижением влажности и далее в осушающей открытой атмосфере в течение 2-12 ч, при этом общая продолжительность всех фаз обычно находится между 18 и 36 ч. В керамическую массу в качестве отощающей добавки входит кварцевый песок, в качестве активной добавки гашеная известь, в качестве активного раствора например, каустическая сода. При этом оптимальное количество каждого компонента выбирается исходя из величины удельной поверхности активной фракции глины, определяемой по поглощению метиленового синего.

Известен способ изготовления строительных изделий, включающий приготовление керамической массы путем смешения порошков глины, гашеной извести, песка и затворения их раствором каустической соды до формовочной влажности 16 22% формование изделий пластическим способом и их термообработку [3] Процесс термообработки состоит в том, что формованные изделия нагревают в течение 2-3 ч до 110-120^oC в замкнутой атмосфере, затем их пропаривают при этой температуре в течение 8-10 ч с последующей сушкой при той же температуре в течение 2-3 ч.

Отсутствие в указанных способах операции высокотемпературного обжига значительно снижает себестоимость готового продукта, улучшает экологические показатели производства. Они имеют следующие недостатки: применение исходной глины в виде порошка усложняет и удорожает производство за счет сушки и помола глины, изделия, изготовленные из указанной керамической массы по способу [2] имеют недостаточно высокую прочность, длительность технологического цикла получения готовых изделий по способу [2] высокое водопоглощение готовых изделий.

Для устранения недостатков вышеуказанных способов предлагается способ изготовления строительных изделий, включающий приготовление формовочной массы, состоящей из глины, заполнителя песка, гидроксида кальция, затворенных водным раствором активатора твердения, формование изделий и их обработку, включающую стадии предварительной осушки, термовлажностной обработки в замкнутой атмосфере насыщенного пара и последующей сушки с постепенным снижением влажности, причем предварительную осушку осуществляют до влажности 12-14% при 60-70^oC, термовлажностную обработку проводят при 95-100^oC в течение 2-4 ч, а последующую сушку проводят в течение 8-10 ч в процессе постепенного подъема температуры до 120-130^oC и выдержки при этой температуре. Сырьевая керамическая масса для изготовления строительных изделий по предлагаемому способу имеет следующий состав (мас. в пересчете на сухое вещество): заполнитель песок 0,1-50,0, гидроксид кальция, например, в виде гашеной извести 4,5-20,0, активатор твердения, например, каустическая сода, кальцинированная сода, соли аммония, а также смеси указанных веществ, 0,3-4,0, глина остальное.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Глина с карьера поступает в глинорыхлитель и ленточным конвейером подается в питатель глины и песка. Песок с карьера поступает также ленточным конвейером в этот же питатель. В питателе производится дозировка песка по отношению к глине. С питателя глинопесчаная смесь конвейером поступает в расходный бункер глинопесчаной смеси, установленный над пластинчатым питателем. Питатель-дозатор выдает необходима количество смеси по транспортеру в смеситель.

Гидроксид кальция (например, в виде гашеной извести) по мере необходимости подается пневмотранспортом из складских емкостей в расходный бункер, а из него в смеситель шнековым питателем-дозатором.

Активатор твердения (например, водный раствор каустической соды или кальцинированной соды или солей аммония) подается в смеситель жидкостным дозатором. Формовочная влажность полученной массы составляет 16-24% в зависимости от пластичности и реологических свойств глины.

Приготовленную в смесителе керамическую массу подают ленточным конвейером на бегуны, вальцы тонкого помола и далее в вакуум-пресс. Вместо бегунов и вальцев могут использоваться планетарные, роторные или иные мельницы, позволяющие обеспечить диспергирование и равномерное распределение компонентов в массе.

Отформованный в вакуум-прессе брус разрезается резательным автоматом на изделия требуемой длины, которые загружаются на специальных палетах в кассеты. Кассеты кран-балкой загружают в камеру термовлажностной обработки периодического действия. Коэффициент загрузки камер по объему рабочей зоны должен составлять 0,5-0,75.

В камерах осуществляют принудительную циркуляцию энергоносителя (паровоздушная смесь) по замкнутому контуру: теплообменник рабочая зона - теплообменник.

По заданной программе изделия равномерно нагревают в течение 0,5-1 ч до 60^oC в открытой атмосфере и выдерживают при этой температуре до достижения остаточной влажности 12-14% Затем в замкнутой атмосфере изделия нагревают до 95-100^oC со скоростью нагрева не более 60^oC/ч и выдерживают при этой температуре 2-4 ч. Затем температуру поднимают до 120-130^oC и выдерживают изделия в течение 8-10 ч при этой температуре в насыщенной паровоздушной среде, образовавшейся в камере в процессе нагрева изделий. Избыток влаги медленно (не более 10%/ч) выводится из камеры.

В дальнейшем в течение 2-3 ч производят вывод влаги из камеры путем плавной замены паровоздушной среды камеры сухим воздухом, поддерживая в камере температуру 120-130^oC. При снижении влажности в камере до 3 отн. подачу тепла в камеру прекращают и производят ее расхолаживание до 70^oC путем подачи атмосферного воздуха и отвода нагретого воздуха, причем скорость охлаждения изделий не должна превышать 50^oC/ч. После охлаждения изделий до указанной температуры камеры открывают, кассеты с изделиями выгружают кран-балкой на площадку готовой продукции, где изделия извлекают из кассет и отправляют на склад готовой продукции.

В таблице приведены примеры конкретных составов сырьевых керамических масс для глин различного минералогического состава в пересчете на сухой вес компонентов и свойства изделий, полученных на их основе по предложенному способу. Гидроксид кальция вводился в виде гашеной извести. Активатор твердения каустическая сода.

Оптимальным составом для различных глин отвечает высокая прочность и достаточно высокий коэффициент водостойкости полученного материала, орошая пластичность формовочной массы, особенно необходимая для формования крупноразмерных изделий пластическим способом.

Составы с верхним пределом по гидроксиду кальция и по активатору твердения имеют более высокую прочность на сжатие, но низкий коэффициент водостойкости, что определяет пределы содержания этих компонентов.

Верхний предел содержания песка и нижний предел содержания глины обусловлены снижением пластичности массы, а также прочности материала. Нижний предел по песку устанавливает минимальное содержание отощителя, ниже которого при термообработке растет количество трещин в изделиях и, соответственно, растет процент брака из-за высокого коэффициента усадки.

Верхний предел содержания гидроксида кальция (20%) определяется экономическими соображениями (сравнительно высокая стоимость), а также отсутствием существенного влияния на свойства готовых изделий при дальнейшем увеличении его содержания.

Минимальное содержание гидроксида кальция и активатор твердения определяется снижением прочностных характеристик и коэффициента водостойкости готовых изделий.

Верхний предел содержания активатора твердения обусловлен появлением высолов на поверхности изделий, прекращением дальнейшего улучшения свойств готовых изделий, а также экономическими соображениями.

Замена каустической соды в качестве активатора твердения на кальцинированную соду, соль аммония или смесь этих веществ производится в пересчете на гидроксид натрия или ионы гидроксида и существенных отклонений в полученных результатах не дает, однако при введении солей аммония снижается высолообразование вблизи верхнего предела содержания активатора.