Керамическая масса для изготовления керамического сейсмостойкого кирпича
CERAMIC MASS FOR THE MANUFACTURE OF CERAMIC EARTHQUAKE-RESISTANT BRICKS

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического сейсмостойкого кирпича.
Известна керамическая масса для получения сейсмостойкого кирпича следующего состава, мас. %: легкоплавкая глина - 65, золошлаковый материал - 15, ферропыли из самораспадающихся шлаков - 20 / Нарыжная Н.Ю. Экономическая и практическая целесообразность использования золошлака и ферропыли Актюбинской области в производстве сейсмостойкого кирпича / Н.Ю. Нарыжная Н.Ю., Е.Г. Сафронов, С.М. Силинская, В.З. Абдрахимов // Уголь. 2021. №10 (октябрь). С. 33-37/ [1].
о
Недостатком указанного состава является относительно низкая морозостойкость (41 циклов) и механическая прочность на сжатии 15,8 МПа при температуре обжига сейсмостойкого кирпича 1000С.
Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса для изготовления сейсмостойкого кирпича, включающая следующие компоненты, мас. %: бейделлитовая глина 60-80, шлак от выплавки ферротитана 20-40 / Абдрахимова Е.С. Рециклинг шлака от выплавки ферротитана в производство сейсмостойкого кирпича на основе бейделлитовой глины / Е.С. Абдрахимова // Экология и промышленность России. 2021. Т.25. №7. С. 32-36./ [2].
о
Недостатком указанного состава является относительно низкая морозостойкость (35-42 циклов) и механическая прочность на сжатии 16,2 МПа при температуре обжига сейсмостойкого кирпича 1050С.
Сущность изобретения - повышение качества керамического кирпича.
Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и механической прочности при сжатии.
2
2
3
2
3
2
3
2
Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую бейделлитовую глину, дополнительно вводят алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома с содержанием, мас. %: SiO - 4,5; AlO - 76,5; FeO - 1,7; CaO - 6,8; CrO - 6,7; RO -3,8 при следующем содержании сырьевых компонентов, мас. %:
бейделлитовая глина
60-80
алюмосодержащий шлак от производства
металлического хрома
20-40
Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома
относится к техногенному сырью цветной металлургии. Шлак имеет плотную структуру, которая сложена в основном пластинчатыми кристаллами.
2
3
2
3
о
о
о
Петрографический анализ показал, что минералогический состав исследуемого шлака представлен в основном: α ─ модификацией А1Окорундом, плевым шлаком, кварцем, органикой, кальцитом и примесями железа. В основном А1О обычно присутствует в качестве высокотемпературной α - модификации, являющаяся аналогом природного минерала - корунда, температура плавления которого 2050С. Такой состав шлаков способствует им высокую прочность, огнеупорность (1800-1900С) и термическую стойкость. Шлак разрушается под нагрузкой 0,2 МПа при температурах выше 1700С. Химический состав шлака представлен в табл. 1
Таблица 1 – Химический состав сырьевых компонентов
Компонент
Содержание оксидов, % по массе
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
R<sub>2</sub>O
П.п.п.
Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома
4,5
76,5
1,7
6,8
─
6,7
3,8
─
Бейделлитовая глина
54,4
19,4
8,5
1,7
1,8
─
2,7
11,5
Бейделлитовая глина.
2
4
10
2
2
Основным породообразующим минералом глины Образцовского месторождения Самарской области является бейделлит - Al[SiO][OH]nHO, названный по местности Бейделл штата Колорадо (США) и относящийся к минералам группы монтмориллонита. Глина Образцового месторождения, характеризуемая как среднедисперсная, преимущественно с низким содержанием мелких и средних включений, представленных кварцем, железистыми минералами, гипсом и карбонатными включениями.
о
Исследуемая глина по огнеупорности (1320-1350С) относится к легкоплавким, но температура огнеупорности имеет верхний предел, близкий к температуре тугоплавких глин, химический состав представлен в табл. 1.
о
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Компоненты измельчали до прохождения сквозь сито №1,0. После измельчения компоненты тщательно перемешивались. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20-24 %, из полученной шихты формовали кирпич. Сформованный кирпич-сырец высушивали до влажности не более 8 % и затем обжигали при температуре 1050С. Изотермическая выдержка при конечной температуре составляла 1 час. В табл. 2 приведены составы керамических масс, а в табл. 3 физико-механические показатели кирпича.
Таблица 2 - Составы керамических масс
Компоненты
Содержание компонентов, мас. %
1
2
3
Бейделлитовая легкоплавкая глина
80
70
60
Алюмосодержащий шлак от производства металлического хрома
20
30
40
Таблица 3 – Физико-механические показатели сейсмостойкого кирпича
Показатели
Составы
Прототип
1
2
2
Механическая прочность при сжатии, МПа
16,4
16,8
17,2
13,2-16,2
Механическая прочность при изгибе, МПа
3,4
3,7
3,9
2,5-3,2
Морозостойкость, циклы
45
48
51
35-42
Термостойкость, количество теплосмен
2
3
4
─
Теплопроводность, Вт/(м⋅<sup>о</sup>С)
0,38
0,47
0,51
─
Как видно из таблицы 3 керамические сейсмостойкие кирпичи из предложенных составом имеют более высокие показатели по прочности и морозостойкости, чем прототип.
Полученное техническое решение при использовании отхода производства цветных металлов - алюмосодержащего шлака от производства металлического хрома позволяет повысить прочность и морозостойкость сейсмостойкого кирпича.
Использование техногенного сырья при получении керамического сейсмостойкого кирпича способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нарыжная Н.Ю. Экономическая и практическая целесообразность использования золошлака и ферропыли Актюбинской области в производстве сейсмостойкого кирпича / Н.Ю. Нарыжная Н.Ю., Е.Г. Сафронов, С.М. Силинская, В.З. Абдрахимов // Уголь. 2021. №10 (октябрь). С. 33-37.
2. Абдрахимова Е.С. Рециклинг шлака от выплавки ферротитана в производство сейсмостойкого кирпича на основе бейделлитовой глины / Е.С. Абдрахимова // Экология и промышленность России. 2021. Т.25. №7. С. 32-36.