сырьевая смесь и способ изготовления керамических изделий

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, содержащая микрокремнезем и алюмосиликатный компонент, отличающаяся тем, что она включает в качестве алюмосиликатного компонента термически обработанный закарбонизованный суглинок с содержанием СаО+MgO 10-11%, а также дополнительно включает углесодержащий отход алюминиевого производства - пыль электрофильтров при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем	60,9-70,5
Термообработанный суглинок	20,4-26,1
Пыль электрофильтров	9,1-13,0

2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий приготовление сырьевой шихты, формование, сушку, обжиг при температуре 875 и 950°С и увлажнение, отличающийся тем, что перед приготовлением сырьевой шихты закарбонизованный суглинок измельчают и подвергают термической обработке при 500°С.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано для изготовления строительных материалов.

Наиболее близко к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая, мас.%: микрокремнезем 59...77, глиежи 26...41 [1].

Недостатком указанных смесей являются относительно низкие значения прочности и морозостойкости.

Технический результат - повышение прочности и морозостойкости материала.

Технический результат достигается тем, что в качестве сырьевых компонентов используется микрокремнезем производство кристаллического кремния, термически обработанный при 500°С закарбонизованный суглинок и пыль электрофильтров основного производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем	60,9...70,5
Термообработанный суглинок	20,4...26,1
Пыль электрофильтров	9,1...13,0

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является дисперсным отходом с удельной поверхностью 25...34 м²/г и содержанием аморфного оксида кремния до 93 мас.%. Химический состав микрокремнезема (мас.%): SiO₂ 86-93; Fe₂O₃ 0,14-1,28; MgO 1,03-1,20; Na₂O 0,39-0,46; К₂О 0,28-0,42; Al₂O₃ 0,7-1,05; CaO 0,26-0,44; ППП 3,7-5,29.

Пыль электрофильтров представляет собой дисперсный отход бурого цвета с размером частиц 5-8 мкм. Выбор пыль электрофильтров в качестве добавки для интенсификации процессов спекания техногенного сырья и улучшения свойств керамических изделий обусловлен наличием в ее составе целого ряда ценных (маловязких в температурном интервале обжига керамических изделий) минерализующих составляющих: фторидов кальция, магния, алюминия, криолита и др.

Пыль электрофильтров Братского алюминиевого завода содержит (мас.%): F - 16; Al - 12; Na - 9,9; Са - 0,46; Mg - 0,1; SiO₂ - 0,65; Fe ₂О₃ - 2,87; ППП - до 38.

Закарбонизированный суглинок Анзебинского месторождения содержит (мас.%): SiO ₂ - 55,0; Al₂О₃ - 14,92; Fe₂ О₃ - 5,52; CaO - 5,0; MgO - 5,48; ППП - 9,66; Na ₂O+К₂O - 4,12; Н₂O - 1,52. Суглинок относится к умеренно пластичному сырью (число пластичности 8,47-16,98) с низкой чувствительностью (коэффициент чувствительности 0,71-1,21).

Термическая обработка суглинка осуществлялась в лабораторной обжиговой печи. Температура термообработки составляет 500°С. Результаты дифференциально-технического анализа (ДТА) свидетельствуют о развитии процессов дегидратации глинистых минералов при указанной температуре (500°С).

При этом идет аморфизация структуры и деформация кристаллических решеток исходных минералов глинистого сырья физико-химической активности суглинка.

Сочетание микрокремнезема, термообработанного закарбонизованного суглинка и пыли электрофильтров обуславливает образование при обжиге высокопрочных, долговечных кристаллических фаз - упрочняющий керамический черепок.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ [1], включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг изделия при 900 и 950°С и увлажнение после обжига. Недостатком указанного способа являются относительно низкие значения прочности и морозостойкости.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление шихты, формование, сушку, обжиг и увлажнение, а также дополнительно включает предварительное измельчение и термическую обработку закарбонизованного суглинка при 500°С.

Дополнительное упрочнение образцов (в отдельных случаях) после испытания на морозостойкость состав 1, температура обжига 875 и 950°С, свидетельствует о синтезе при обжиге гидравлически активных фаз, проявляющих физико-химическую активность при увлажнении в процессе испытания на морозостойкость.

Пример. Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода.

Суглинок предварительно измельчают в лабораторной мельнице до фракции 1 мм и менее, после чего подвергают термической обработке в муфельной печи при 500°С. Продолжительность термообработки при 500°С составляет 2 часа.

Термообработанный суглинок смешивают с микрокремнеземом и пылью электрофильтров, после чего вводят воду в количестве, необходимом для получения шихты влажностью 16%. Содержание ингредиентов (в мас.%) в предлагаемых составах приведено в таблице 1 (составы 1 - 3). Из полученной шихты методом полусухого прессования при давлении 25 МПа формуют образцы - цилиндры диаметром 40 мм, которые высушивают при 60°С до постоянной массы и обжигают при 800, 875 и 950°С.

Для обожженных изделий определяют среднюю плотность, водопоглощение, прочность.

Конкретные значения оцениваемых параметров приведены в таблице 2.

Таблица 1.
Компоненты составов	Содержание ингредиентов в составе (мас.%)
	1	2	3
Микрокремнезем производства кристаллического кремния	70,5	65,6	60,9
Термообработанный суглинок	20,4	23,3	26,1
Пыль электрофильтров основного производства алюминия	9,1	11.1	13,0

Таблица 2.
Показатели	Составы									Известный состав
	1	1	1	2	2	2	3	3	3
Температура обжига, °С	800	875	950	800	875	950	800	875	950	900...950
Средняя плотность, г/см 3	1,15	1,16	1,21	1,21	1,23	1,27	1,28	1,31	1,34	1,25...1,26
Прочность при сжатии после обжига, МПа	28,7	18,2	23,7	29,2	22,0	22,7	29,8	25,8	21,8	13,0...14,6
Прочность при сжатии влажных образцов, МПа	24,9	19,3	21,8	26,9	22,6	22,3	28,8	25,8	22,8	16,4...23
Водопоглощение, %	38,5	28,0	33,4	36,6	30,9	33,2	34,7	33,9	33,1	28,7...29,3
Морозостойкость, циклы	85	100	125	85	100	125	85	100	175	15
Прочность при сжатии влажных образцов после испытания на морозостойкость, МПа	24	26,3	27,2	24,6	22	22,8	25,1	21,7	18,4	-
Прирост прочности влажных образцов после испытания на морозостойкость, %	-	36,0	24,9	-	-	-	-	-	-	-

Литература

1. Патент РФ №2130912 МКИ⁶ С 04 В 35/14, 35/16. Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий. Садович М.А., Волкова О.Е., Яковлев Е.И. // Бюл. Откр. Изобр. - 2001. - №14.