состав для изготовления силикатного кирпича

Формула изобретения

Состав для изготовления силикатного кирпича, содержащий кварцевый песок и известь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюмощелочной шлам - отход металлообрабатывающего производства, содержащий в мас.%: Al₂O₃ 48,10; Fe ₂O₃ 0,8; СаО 2,0; MgO 4,4; SO₃ 1,6; Cl 0,75; Na₂O+K₂O 13,0, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кварцевый песок	84-88
известь	6-8
алюмощелочной компонент	6-8

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству силикатного кирпича.

В промышленности строительных материалов широко применяются сырьевые смеси для изготовления силикатного кирпича, в состав которых входит в определенных пропорциях чистый кварцевый песок и воздушная известь.

Известен состав силикатного кирпича из смеси кварцевого песка (92-94% от массы сухой смеси) и негашеной или гидратной извести (6-8) [1]. Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая прочность готовых изделий.

Однако отечественным заводам приходится встречаться с исходными сырьевыми материалами, некоторым оборудованием и условиями их обслуживания, далекими от оптимальных. Кроме того, производимые в настоящее время силикатные изделия имеют высокое водопоглощение и водонасыщение, что приводит к недолговечности. В последние годы значительно возрастает интерес к использованию побочных продуктов и отходов промышленности в производстве строительных материалов, и этот путь является перспективным и актуальным, так как позволяет решать не только технико-экономические, но и острые экологические вопросы.

Известен состав изготовления силикатного кирпича из полупродукта глиноземистого производства нефтелинового шлама [2]. Недостатком этого состава является невозможность получения кирпича марки прочности выше М150.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является состав на основе кварцевого песка, извести, добавки глиняного солевого шлама и золы [3], позволяющий значительно увеличить прочность, принят за прототип. Недостатками этого состава являются высокие затраты времени, электроэнергии и пара на автоклавную обработку, низкая морозостойкость и теплофизические свойства силикатного кирпича.

Сущность изобретения заключается в повышении качества силикатного кирпича, снижении материалоемкости при изготовлении и в защите окружающей среды путем использования промышленных отходов при его производстве.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности, трещностойкости, долговечности, снижение теплопроводности силикатного кирпича.

Технический результат достигается тем, что в известном составе для изготовления силикатного кирпича, содержащем кварцевый песок и известь, особенностью является то, что он дополнительно содержит алюмощелочной шлам - отход металлообрабатывающего производства, содержащий в мас.%: Аl₂O₃ - 48.10; Fе ₂O₃ - 0.8; СаО - 2.0; MgO - 4.4; SO₃ - 1.6; Cl - 0.75; Na₂O+K₂O - 13.0, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кварцевый песок	84-88
известь	6-8
алюмощелочной компонент	6-8

Основным элементом алюмощелочного компонента является алюмощелочной шлам.

Предлагаемое изобретение позволяет расширить сферу использования одного из компонентов смеси - алюмощелочного шлама, представляющего собой особую группу ультрадисперсных, пористых микронаполнителей. Алюмощелочной шлам является отходом травильных ванн, образующимся на металлургических и авиационных заводах в процессе обработки алюминия и его сплавов концентрированным раствором едкого натра. При действии щелочи на сплав слой оксида алюминия растворяется, образуя алюминаты натрия. На дно травильной ванны выпадает осадок, содержащий гидроксоалюминат натрия, который после отстоя и нейтрализации имеет рН, равный 7,7 [4].

Химический состав алюмощелочного шлама приведен в табл.1 [5].

Использование алюмощелочного шлама обеспечивает технологию механо-химической активации песка.

Таблица 1
Химический состав алюмощелочного шлама
Наименование шламов	Содержание компонентов, мас.%	рН
п.п.п.	Аl2О 3	Fe2 О3	СаО	MgO	SO3	Cl --	Na 2O+К2О
Алюмощелочной шлам	29.40	48.10	0.8	2.0	4.4	1.6	0.75	13.0	8.2

Алюмощелочной шлам как продукт, полученный химическим осаждением, обладает комплексом физико-химических свойств, определенным потенциалом ионизации, поверхностной активности, высокой адсорбционной способностью и представляет собой отрицательно или положительно заряженные комплексы. Основной компонент алюмощелочного шлама - Аl₂ О₃ способствует образованию гидроалюмосиликатов кальция (гидрогранатов, кальциевых гидросиликатов: С₂SН(А), CSH(B), C₂SH₂, тоберморита) позволяющих снизить плотность кирпича до 1450-1550 кг/м³, что ведет к понижению теплопроводности изделия. Гидрогранаты имеют почти правильную округлую форму кристаллов и обеспечивают хорошее сцепление заполнителя с вяжущим. C₂SH(A) снижает усадочные деформации и повышает трещиностойкость. Прочность на сжатие возрастает в результате увеличения количества тоберморитового геля, который обладает клеящей способностью и формирует более прочную микроструктуру силикатного кирпича. Щелочь резко повышает рН раствора, при этом концентрация всех модификаций кремнезема и других соединений увеличивается в десятки раз, происходит стабилизация структуры тоберморитовых гидросиликатов и создается повышенная адгезионная прочность между гидросиликатом и кварцевым песком.

Данное техническое решение позволяет улучшить качество выпускаемой продукции и расширить использование отхода промышленности, а также снизить экологический ущерб окружающей среде.

Пример состава и физико-механические свойства предлагаемой сырьевой смеси для изготовления силикатного кирпича приведены в таблице в табл.2.

Таблица 2
Пример состава и физико-механические свойства предлагаемой сырьевой смеси для изготовления силикатного кирпича
	Предел прочности, кгс/см2	Водопоглощение, %	Морозостойкость, цикл
Тип и состав сырьевой смеси, мас.%	При сжатии после автоклавной обработки	При изгибе после автоклавной обработки
ГОСТ 379-95	72,50	20	12,4	14
Прототип [3]: - кварцевый песок 15-17%; - известь 6-8%; - глинисто-солевой шлам 30-45%; - зола 30-45%;	246,00	43	14,00	15
Предлагаемая сырьевая смесь: - кварцевый песок 86%; - известь 7%; - алюмощелочной компонент 7%;	251.24	48	13,1	25

Источники информации

1. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича/ Л.М. Хавкин. - М., 1982. - С.108-114.

2. Пат. 2059588 Российская Федерация. Способ получения силикатного кирпича/ Сизяков В.М., Корнеев В.И.; заявитель Санкт-Петербургский государственный Университет им Г.В.Плеханова. - заявл. 06.09.1995.

3. А.с. 660954 СССР. Способ получения силикатного кирпича / Кисель И.И., Мазуренко В.Д.; заявитель Белорусский технологический институт им С.М.Кирова. - заявл. 05.05.1979.

4. Коллеров Д.К. Физико-химические свойства жидких продуктов; термической переработки сланцев района Волги/ Коллеров Д.К., Матвеева Н.И., Житейская В.А. // Химия и технология горючих сланцев и продуктов их переработки. - Л.: Гостоптехиздат, 1955 - Вып.4.

5. Арбузова Т.Б. Стройматериалы из промышленных отходов/ Арбузова Т.Е., Шабанов В.А., Коренькова С.Ф., Чумаченко Н.Г. - Самара: Кн. изд-во, 1993. - С.12,33.