ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО КИРПИЧА
MIXTURE FOR MAKING STRUCTURAL BRICKS

Изобретение относится к производству строительных материалов, в том числе для получения керамического кирпича и может быть использована для изготовления различных жаростойких бетонов.
Известен способ получения шихты для изготовления кирпича и камня [Патент РФ №2052417, С04В 33/00, 33/02, 1996]. Способ проводится в последовательно соединенных агрегатах с транспортирующими устройствами. Для получения кирпича (керамического камня) перемешивают суглинок и/или глину, древесные опилки, отходы металлургического производства и отходы производства минераловатных плит. Полученную шихту подвергают грубому и тонкому измельчению, увлажняют до формовочной влажности 18…20%, затем подают на пластичное формование, режут брус на заготовки, сушат и обжигают при температуре 950…1000°С.
Недостатком способа является невысокая прочность готовых изделий, обусловленная составом шихты с использованием шлама.
Известен также способ получения кирпича, включающий выдерживание глины, приготовление шихты перемешиванием глины, песка или шамота и древесных опилок, измельчение шихты, выдерживание шихты, приготовление формовочной массы, формование, резку бруса на заготовки, сушку и обжиг кирпича, отличающийся тем, что осуществляют выдерживание глины до 30 суток, а шихты - до 2 суток при следующем соотношении компонентов, масс. %: глина 60…70; песок или шамот 25…35; древесные опилки 3…10. Для получения кирпича используют глину Аланьского месторождения следующего состава, масс. %: Si0O2 52…56; CaO - 3…3.4; MgO - 5,1…5,4; Al2O3 - 15,5…16,5; Fe2O3 - 4,5…5,5; TiO2 - 0,5…0,6; K2O - 16,0…17,0; остальное песок и влага (патент РФ №2222509, С-4В 33/00, 2007).
Этот способ имеет следующие недостатки:
1. Длительность процессов подготовки сырья и шихты.
2. Низкая прочность получаемого кирпича из указанного состава шихты.
Наиболее близким решением к предлагаемому является шихта для изготовления строительного кирпича, содержащая добавку, выгорающий компонент, гранулированный доменный шлак и глину и/или суглинок, отличающаяся тем, что она содержит в качестве добавки золу ТЭЦ, измельченный бой кирпича или измельченный отвальный шлак, а в качестве выгорающего компонента - опилки и/или уголь с крупностью частиц не более 5 мм при следующем содержании компонентов, масс. %:
Зола ТЭЦ, измельченный бой кирпича или измельченный отвальный шлак - 0,5-10,0
Опилки и/или уголь с крупностью частиц не более 5 мм - 0,5-15,0
Гранулированный доменный шлак - 0,1-6,9
Глина и/или суглинок - остальное (пат. №2183208, СО4233/35, 1998).
Недостатком предлагаемой шихты для получения строительного кирпича является низкий предел прочности кирпича при сжатии до 32 МПа, при изгибе - до 50 МПа, а также низкая его морозостойкость - не менее 25 циклов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание состава шихты для изготовления строительного кирпича, обеспечивающей получение на ее основе более высокой прочности и морозостойкости строительного кирпича.
Технический результат достигается за счет того, что шихта для изготовления строительного кирпича высокой прочности с длительным циклом морозостойкости, содержащая глину, золу ТЭЦ и шлак, согласно изобретения, для шихты применяют огнеупорную глину, шлак низкоуглеродистого феррохрома и дополнительно вводят горелую породу и воду, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Огнеупорная глина - 30…35,
Зола ТЭЦ - 12…15
Шлак низкоуглеродистого феррохрома - 17…20
Горелая порода - 18…20
Вода - остальное.
Применяемое сырье характеризуются приведенным ниже составом.
Огнеупорная глина, содержащая, масс. %: SiO2 - 52,04; Al2O3-16,70; Fe2O3 - 11.86; CaO - 4,80; MgO - 3,41; Na2O - 2,50; K2O - 0,40; MnO - 0.26; TiO2 - 0,76; потери при прокаливании (П.п.п.) - 8.2.
Зола Челябинской ТЭЦ-2, образуемая при сжигании Челябинского угля, содержит, масс. %: SiO2 - 48.6; Al2O3 - 23,7; Fe3O3 - 14,4; СаО - 4,9; MgO - 2,9; R2O - 2,0, в которой часть оксида алюминия и оксид кальция находятся в виде алюмината кальция - 3СаО⋅Al2O3. Зола не находит широкого промышленного применения из-за сложного состава и складируется.
Шлак низкоуглеродистого феррохрома ОАО ЧЭМК, содержащий, масс. %: SiO2 - (26…29); Al2O3 - (5…8); СаО - (48…51); MgO - (12…18); Cч2O3 - (2.5…5,5) и Fe2O3 - (1,0…1,5). Шлак не находит широкого промышленного применения и вывозится в большом объеме в отвалы.
Горелые породы из отвалов шахты «Красная Горнячка», имеющие следующий состав, масс. %: П.п.п. - (1,6…5,7), SiO2 - (40,2…56,5), Al2O3 - (8,7…19,7), Fe2O3 - (4,6…8,4), FeO - (0,1…3,8), CaO - (1,5…13,9), MgO - (1,4…5,4), SO3 - (0,9…2,4), K2O - (0,6…1,8), Na2O - (0,3…0,9), обладает пуццолановой активностью (), так как содержат активный глинозем - Al2O3 и применяется частично для подсыпки автодорог.
Технология изготовления шихты заключается в смешивании и измельчении, предварительно измельченной в вибрационной мельнице ЭК-2 до размера частиц 3,0 мм горелой породы, с приведенными выше отходами в валковой мельнице до размера частиц (2,0…3,0)мм. При сушке и термообработке смеси, в ней повышается химическая активность и происходят следующие взаимодействия компонентов смеси.
Учитывая наличие в золе ТЭЦ-2 избыточного активного оксида алюминия - Al2O3 формы, а в шлаке низкоуглеродистого феррохрома - в большом в объеме активного оксида кальция, они взаимодействуют по реакциям (1) с образованием высокой прочности глиноземистого цемента:
Горелая порода обладает пуццолановой активностью в связи с содержанием в ней следующих активных компонентов:
- алюминатно-дегидратированных глинистых минералов (метакаолинита Al2O3⋅SiO2) и активного глинозема у-Al2O3;
- кремнеземистого: аморфного кремнезема SiO2;
- железистого растворимого Fe2O3.
[Гамалей Е.А., Горбунов С.П. Пути утилизации горелых пород шахтных терриконов в производстве строительных материалов. Сборник статей научной конференции, Челябинск: Изд. Центр ЮУрГу]:
С применением такой горелой породы и оксида кальция шлака низкоуглеродистого феррохрома будут протекать приведенные ниже реакции (2-5):
Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что при изготовлении предлагаемого состава шихты будет существенно повышаться как прочность изготовленного из нее строительного кирпича, так и морозостойкость. Это подтверждается приведенными ниже анализами двух образцов строительного кирпича, полученными из предложенного состава шихты, которые проведены по техническим условиям действующего Коркинского керамического завода.
Опыт №1. Для обработки взяли 180 г горелой породы и измельчили ее до размера частиц 3,9 мм в шаровой мельнице, после чего к ней добавили 350 г глины, 120 г золы, 170 г шлака указанного состава и 180 мл воды, затем смесь измельчили до размера частиц 3,0 мм, сформовали из нее кирпич, высушили его при температуре 2000С, после чего поместили в муфельную печку, в которой в течение суток нагревали при температуре 9500С и после охлаждения провели анализ на прочность и морозостойкость по существующей методике. Результаты анализа приведены в табл. 1.
Опыт №2. Для обработки взяли 200 г горелой породы и измельчили ее до размера частиц 3,9 мм в шаровой мельнице, после чего к ней добавили 300 г глины, 150 г золы, 200 г шлака указанного состава и 150 мл воды. Затем смесь измельчили до размера частиц 3,0 мм, сформовали из нее кирпич, высушили его при температуре 2100С, после чего поместили в муфельную печку, в которой в течение суток нагревали при температуре 10000С. После охлаждения провели анализ на прочность и морозостойкость по существующей методике. Результаты анализа приведены в табл. 1.
Таким образом, как видно из Таблицы 1, получили керамический кирпич из предложенного состава шихты не только более высокой прочности, но и с большим циклом морозостойкости.