КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА
CERAMIC MIXTURE

Настоящее изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического кирпича из легкоплавкого глинистого сырья
Известна керамическая масса для получения керамического кирпича следующего состава, мас.%: легкоплавкая глина 50-90, металлургический шлак 10-50 / Агафонова Н.С. и др. Оптимизация состава керамических масс по механическим свойствам кирпича // Известия вузов. Строительство. - 2005, №5, с.53-58/.
Известна керамическая масса для изготовления керамического кирпича, включающая следующие компоненты, мас.%: легкоплавкая глина - 70-90; кальций-магнийсодержащий «королек» от производства «минеральной» ваты -10-30 /А.с. 2326850 RU, МПК С04В 33/132. Керамическая масса для изготовления керамического кирпича / Ковков И.В. и др. - опубл. 2008.06.20/.
Недостатком указанных составов является высокое содержание добавок, а следовательно, значительные затраты при доставке отходов производства на керамические предприятия, а также возможность их использования только при пластическом формовании масс.
Наиболее близкой к изобретению по химическому составу добавки является керамическая масса следующего состава, мас.%: ангренская глина - 60, фосфорный шлак - 40 /Садыкова А.С. Влияние фосфорных шлаков на свойства местных глин - сборник трудов ВНИИстром, №39. М., 1978/. Принят за прототип.
Недостатком указанного состава является ограниченность предприятий, отходами которых являются фосфорные шлаки, а также высокое содержание добавки в составе массы, что существенно удорожает производство кирпича.
Целью изобретения является расширение сырьевой базы и уменьшение содержания добавки при производстве керамического кирпича как экструзионного, так и полусухого прессования.
Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости керамического кирпича путем создания резервной пористости, которая может компенсировать прирост объема замерзающей воды и тем самым предохранить керамический кирпич от разрушения.
Указанный технический результат достигается тем, что в легкоплавкую глину дополнительно вводят добавку - кальцийсодержащие отходы от производства минеральных удобрений при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкоплавкая глина - 91-98 и кальцийсодержащая добавка - 2-9.
Основные характеристики глинистого сырья и химический состав компонентов представлен в табл.1.
Таблица 1
Химический состав сырьевых компонентов
Сырье
Содержание оксидов, %
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
СаО
MgO
TiO<sub>2</sub>
SO<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
п.п.п.
Глинистое сырье
Ангренское (прототип)
61,71
22,92
2,28
1,68
-
0,40
0,19
0,24
0,89
-
-
Россошанское
59,92
11,28
5,28
6,48
2,92
0,66
0,21
2,04
1,99
-
8,10
Кущевское
58,01
12,65
4,64
8,06
2,75
0,64
0,13
1,24
2,44
-
9,78
Светлоярское
62,84
14,08
5,55
3,94
2,51
0,74
0,25
1,09
3,03
-
5,58
Султан-Салынское
59,69
11,65
5,30
7,09
3,06
0,76
0,03
1,21
2,17
-
9,21
Добавки
Фосфорный шлак (прототип)
40,94
2,91
-
48,72
3,50
0,15
0,13
0,48
0,50
1,48
-
Кальцийсодержащие отходы от производства минеральных удобрений
0,68
1,04
0,44
45,97
2,13
0,13
4,00
0,03
0,01
0,99
44,08
Подготавливали керамические массы следующим образом:
- глинистое сырье подсушивали и измельчали в дисковом истирателе до размеров частиц менее 3 или 0,5 мм в зависимости от содержания и активности карбонатов в глинистом сырье;
- отходы минерального производства добавляли в глиномассу без подготовки, т.к. размер зерен не превышает 250-300 мкм;
- предварительно компоненты шихты дозировали по массе;
- отдозированные компоненты тщательно перемешивали, доувлажняли до формовочной влажности и прессовали кубы размером 50×50×50 мм;
- отпрессованные образцы подсушивали до влажности 2-4% и обжигали при температуре 950-1050°С.
Основные характеристики образцов, изготовленных по составу, предлагаемому в прототипе и предлагаемом изобретении, но с использованием различных месторождений глинистого сырья и добавки приведены в табл.2. Проведенные экспериментальные работы показали, что при введении в состав шихты 40% кальцийсодержащей тонкодисперсной добавки прочность обожженных образцов существенно снижается, на образцах отмечается появление многочисленных трещин (формовочных - при полусухом прессовании и сушильных - при пластическом), при испытании образцов на морозостойкость наблюдается скругление ребер и углов за счет низкой прочности черепка.
Следовательно, введение большого количества тонкодисперсного кальцийсодержащего сырья способствует снижению прочности образцов и не может обеспечить получения качественных керамических изделий.
Однако, введение тонкодисперсного кальцийсодержащего сырья в небольших количествах (2-9% по массе) способствует повышению морозостойкости черепка как пластического, так и полусухого прессования.
Уже при содержании 2% кальцийсодержащих отходов от производства минеральных удобрений морозостойкость образцов возрастает до 38-70 циклов, в зависимости от качества глинистого сырья, что позволяет получать изделия, соответствующие действующему ГОСТу на керамический кирпич. При увеличении содержания добавки до 5-5,5% морозостойкость черепка возрастает более 70-100 циклов, что позволяет использовать изделия в качестве лицевого кирпича. Причем после проведенных циклов морозостойкости образцы оставались бездефектными и испытания далее не проводили.
Увеличение содержания добавки до 9% не ухудшает морозостойкость черепка, но при использовании некоторых видов глинистого сырья цвет поверхности образцов становится несколько светлее, а при дальнейшем увеличении (более 9%) поверхность образцов становится неоднотонной, появляются белесые пятна, ухудшающие внешний вид образцов.
Необходимо отметить, что рекомендуемая добавка не снижает прочности, а в некоторых случаях способствует повышению прочности образцов. При увеличении ее содержания более 9% прочность образцов для некоторых видов сырья начинает значительно снижаться.
Следовательно, рекомендуемым количеством кальцийсодержащих отходов от производства минеральных удобрений, повышающих морозостойкость керамического черепка, не снижающих прочностные показатели и не ухудшающих внешний вид поверхности является 2-9 мас.%.