ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА
MIXTURE FOR MAKING CERAMIC BRICKS

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных материалов, например, для лицевого кирпича.
Известна керамическая масса, включающая в мас.% 60…80 кембрийской глины, а в качестве отощителя и порообразующей добавки 20-40% нефтезагрязненного балластного щебня (RU №2243183, С04В 33/00, опубл. 27.12.2004, бюл. №36). Недостатком указанного состава является высокая теплопроводность кирпича.
Известна также керамическая шихта из сырьевой смеси, включающей глину и отощитель - гранулированный шлак, смешанный с отработанным минеральным маслом в соотношении 1:10, полученную смесь добавляют к глине в количестве 20 мас.% (RU №2283194, С09В 3/00, С04В 33/02, С04В 33/132, опубл. 10.09.2006, бюл. №25). Недостатком указанного состава является высокая теплопроводность кирпича.
Наиболее близкой к предлагаемому составу является керамическая шихта для изготовления кирпича, содержащая, об.%: древесные опилки с размером частиц до 10 мм 4-8, гранулированный шлак металлургического производства 7-13, отходы производства минераловатных плит 4-8, суглинок и/или глина - остальное (RU №2052417, С04В 33/00, С04В 33/02, опубл. 20.01.1996).
Недостатком указанного состава является также высокая теплопроводность кирпича.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение коэффициента теплопроводности кирпича с одновременной утилизацией промышленных отходов.
Поставленная задача достигается тем, что в шихте для изготовления керамического кирпича, содержащей глину, гранулированный доменный шлак, порообразующий компонент, в качестве порообразующего компонента использован тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1% при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком
на сите №008 не более 1% 15…20
Гранулированный доменный шлак 20…25
Глина остальное.
Изобретение заключается в снижении теплопроводности керамического кирпича на основе кембрийской глины в сочетании с тонкомолотым боем ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1% и используемым в качестве отощителя гранулированным доменным шлаком.
Технический результат достигается тем, что низкоосновные гидросиликаты боя ячеистого бетона с размером частиц менее 0,008 мм при обжиге переходят в волластонит и удаляется химически связанная вода, что создает дополнительную систему микропор.
Кроме того, применение гранулированного доменного шлака попутно позволяет решить комплекс вопросов по улучшению качества масс, полуфабриката, оптимизации технологического процесса и, в конечном счете, готовых изделий. В частности, улучшить сушильные свойства сырца, снизить усадку.
Пример конкретного выполнения
Изделия изготавливаются по общепринятой технологии производства керамического лицевого кирпича пластическим формованием с обжигом при температуре плюс 980-1000°С. В качестве глинистого сырья для керамического кирпича используется легкоплавкая красножгущаяся кембрийская глина месторождения Красный Бор (см. таблицу 1).
Таблица 1
Химический состав кембрийской глины, мас.%
SiO<sub>2</sub>
TiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
К<sub>2</sub>О
SO<sub>3</sub>
П.п.п.
62,83
17,29
6,64
1,24
2,73
4,5
0,54
4,26
3
В качестве порообразующей добавки используется пенобетон автоклавного твердения плотностью 500 кг/м более чем на 80%, состоящий из низкоосновных гидросиликатов, измельченный в шаровой мельнице до остатка на сите №008 не более 1%.
2
Использование тонкомолотого боя ячеистого бетона с размером частиц более 0,008 мм уменьшает коэффициент теплопроводности керамического кирпича за счет образования дополнительной системы микропор при обжиге. В качестве отощителя используется гранулированный доменный шлак. При выплавке чугуна и стали образуется около тонны гранулированного доменного шлака на каждую тонну металла. При быстром охлаждении (грануляции) в шлаке присутствует стекло, содержание которого достигает 80% по массе и более. В кристаллической составляющей присутствует геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты Са и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaO-SiO и небольшое количество соединений железа и марганца. Химический состав Череповецкого шлака представлен в таблице 2.
Таблица 2
Химический состав череповецкого шлака, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MnO
MgO
41,92
6,6
0,33
44,8
0,9
2,38
Образцы кирпича, отформованные вручную в формах размером 100*100*20 мм, сушили при температуре плюс 100°С до влажности 4-6% и обжигали при максимальной температуре плюс 1000°С с выдержкой не менее 1 часа.
После обжига определялся коэффициент теплопроводности черепка по ГОСТ 7076-99. Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
Состав керамической шихты
Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/м°С
Прототип:
об.%
древесные опилки с размером частиц до 10 мм
4-8
гранулированный шлак металлургического производства
7-13
0,281
отходы производства минераловатных плит
4-8
суглинок и/или глина
остальное
мас.%
Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008
15
Гранулированный доменный шлак
25
0,238
Глина кембрийская
60
мас.%
Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008
17
Гранулированный доменный шлак
23
0,235
Глина кембрийская
60
мас.%
Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008
20
Гранулированный доменный шлак
20
0,240
Глина кембрийская
60
Механизм действия тонкомолотого боя ячеистого бетона с размером частиц менее 0,008 мм состоит в том, что при обжиге низкоосновные гидросиликаты переходят в волластонит и дополнительно выкристаллизовываются из гранулированного шлака новые фазы окерманит и геленит переходящие в мелилит, низкоосновные гидросиликаты переходят в волластонит и удаляется химически связанная вода, что создает дополнительную систему микропор и приводит к усложнению структуры, образуются новые соединения с высокой молярной массой, имеющие более низкие значения коэффициента теплопроводности. Все вместе взятое приводит к снижению теплопроводности керамического кирпича.
Анализ результатов, приведенных в таблице 3, свидетельствует о том, что введение в состав керамической шихты в качестве отощителя гранулированного доменного шлака в сочетании с порообразующей добавкой тонкомолотого боя ячеистого бетона с размером частиц менее 0,008 мм приводит к снижению коэффициента теплопроводности по сравнению с прототипом на 15%.
При использовании в качестве отощителя гранулированного доменного шлака наблюдается попутный эффект снижения усадки и повышения трещиностойкости образцов при сушке, что приводит к оптимизации технологического процесса.
К тому же отпадает необходимость складирования отходов, таких как доменный шлак, бой пенобетона, на полигонах, что освобождает земли под сельскохозяйственные угодья, снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду и благоприятно сказывается на экологической обстановке в регионе.