СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
CRUDE MIXTURE FOR PRODUCING SILICATE ARTICLES USING OVERBURDEN ROCKS FROM MINING INDUSTRY

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к изготовлению силикатных изделий, с использованием попутно добываемых вскрышных пород горнодобывающей промышленности.
Известна сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича, содержащая, мас.%: известь 4,8-5,2, тонкомолотый перлит 11-12, полевошпатовый песок 77,5-78,5 и вспученный перлитовый песок остальное (А.С. СССР №618355, С04В 15/06,05.08.1978).
Недостаток данной смеси - низкая прочность сырца и готового изделия, и автоклавная обработка изделий паром высокого давления.
Наиболее близким к техническим решением, принятым за прототип, является сырьевая смесь, для изготовления силикатного кирпича, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотый гранодиорит и в качестве заполнителя гранодиоритовый отсев при следующем соотношении компонентов, мас.%: молотый гранодиорит 15-30, гранодиоритовый отсев 60-80, известь - остальное (А.С. СССР №817001, С04В 15/06, 30.03.1981).
Недостатком данного технического решения является то, что оно включает автоклавную обработку изделий паром высокого давления.
Цель изобретения - снижение давления автоклавирования.
Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления силикатных изделий, включающая известь, тонкодисперсный кремнеземистый компонент и заполнитель, содержит в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотую песчаную пелито-алевритовую породу, а в качестве заполнителя исходную песчаную пелито-алевритовую породу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
известь негашеная 6-12
молотая песчаная пелито-алевритовая порода 12-24
исходная песчаная пелито-алевритовая порода 64-82
Данная порода в больших количествах попадает в зону горных работ при открытой разработке железорудных месторождений КМА.
В табл.1 приведен химический состав песчаной пелито-алевритовой породы, в табл.2 - гранулометрический состав.
Таблица 1Химический состав породы, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
ТiO<sub>2</sub>
SO<sub>3</sub>
K<sub>2</sub>O
Na<sub>2</sub>O
п.п.п.
Сумма
79,4
10,26
2,57
0,05
0,02
-
-
1,28
1,15
4,19
98,92
Таблица 2Гранулометрический состав породы
Содержание фракций, мас.%, размер сит, мм
Более 1,25
1,25-0,63
0,63-0,315
0,315-0,10
0,10-0,04
0,04-0,01
0,01-0,005
Менее 0,005
-
-
1,3
14,4
18,72
42,95
5,7
16,93
По размеру преобладают алевритовые и пелитовые частички. Содержание псаммитовых частиц составляет 15,7 мас.%. Порода содержит преимущественно кварц. В качестве второстепенных минералов (до 10 мас.%) содержатся полевые пшаты, каолинит, монтмориллонит, гидрослюда и смешаннослойные образования.
2
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая сырьевая смесь отличается от известной введением в качестве тонкомолотого кремнеземистого компонента молотой песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхность 8000 см/г, а в качестве заполнителя - исходной песчаной пелито-алевритовой породы, и как следствие - снижение давления автоклавирования за счет высокой реакционной способности предлагаемого сырья.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Предложенная сырьевая смесь отличается новым качественным и количественным составом, и существенно упрощенной технологий изготовления кирпича, а именно снижением давления автоклавирования от 0,8 до 0 МПа или даже заменой автоклавной обработки пропариванием при атмосферном давлении.
Существенное снижение давления автоклавирования свидетельствует о возможности снижения энергозатрат на производство и повышение уровня безопасности самого производства, что связано с особенностями минералогического состава породы, а именно наличием минералов алюмо-силакатного состава, обеспечивающих синтез цементирующих соединений при невысоких давлениях автоклавной обработки. Кроме этого за счет высокой дисперсности предлагаемого сырья, в сравнении с известным (гранодиоритным отсевом), возможно сокращение времени помола кремнеземистого компонента. Это подтверждает, что заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
2
Для изготовления предлагаемой сырьевой смеси используют негашеную известь (активность СаО+MgO=75%) и песчаную пелито-алевритовую породу с добавкой тонкомолотой песчаной пелито-алевритовой породы, с удельной поверхность 8000 см/г.
Пример 1
Смесь готовят путем перемешивания исходных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%
негашеная известь - 6
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82
Перемешанные компоненты увлажняют водой до 10% от массы сухих материалов. Далее смесь выдерживают в герметичной камере до полного гашения смеси в течение 2-3 часов. Из этой смеси формуют кирпич-сырец при прессовом давлении 20 МПа, затем запаривают в пропарочной камере по режиму 1,5+9+1,5 при атмосферном давлении и температуре пара 95+5°С.
Пример 2
Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
негашеная известь - 10
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70
Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в пропарочной камере по режиму 1,5+9+1,5 при атмосферном давлении и температуре пара 95±5°С.
Пример 3
Сырьевую смесь с влажностью 10% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
негашеная известь - 6
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82
Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.
Пример 4
Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
негашеная известь - 10
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70
Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.
Пример 5
Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%
негашеная известь - 12
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 24
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 64
Киприч-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 2 атм.
Пример 6
Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
негашеная известь - 10
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70
Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 4 атм.
Пример 7
Сырьевую смесь с влажностью 10% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
негашеная известь - 6
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 12
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 82
Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 8 атм.
Пример 8
Сырьевую смесь с влажностью 12% готовят как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
негашеная известь - 10
молотая песчаная пелито-алевритовая порода - 20
исходная песчаная пелито-алевритовая порода - 70
Кирпич-сырец формуют как и в примере 1, затем запаривают в автоклаве по режиму 1,5+8+1,5 при избыточном давлении пара 8 атм.
После семи суток выдержки в естественных условиях кирпичи испытывают на прочность при сжатии и изгибе по ГОСТ 8462-85. Результаты физико-механических испытаний представлены в табл.3.
Таблица 3Физико-механические характеристики силикатных изделий
Показатель
Пример
Прототип
1
2
3
4
5
6
7
8
Предел прочности при сжатии, МПа
23,2
19,2
28,4
28,9
23,8
28,5
27
30,4
22,6-28,8
Предел прочности при изгибе, МПа
6,9
5
6,9
7,2
6,3
7,8
8,4
9,4
7,5-9,1
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
1960
1870
1960
1920
1850
1930
1980
1900
2140-2190
Водопоглощение, %
11,72
14,18
11,84
13,1
13,30
11,92
12,18
14,35
-
Коэффициент размягчения
0,85
0,78
0,74
0,87
0,92
0,95
0,73
0,77
-
Морозостойкость, в циклах, не менее
15
15
25
35
35
35
50
50
-
Предел прочности при сжатии сырца, МПа
1,92
2,1
1,92
2,1
2,1
2,1
1,92
2,1
-
3
3
Из табл.3 видно, что данное сырье обеспечивает высокую прочность сырца 1,92-2,1 МПа, прочность готовых изделий сопоставима с прочностью изделий по прототипу, водопоглощение составляет 11,72-13,30%, морозостойкость в зависимости от давления автоклавирования находится в пределах 25-50 циклов, что отвечает требованиям для лицевого силикатного кирпича. Изделия, полученные гидротермальной обработкой при атмосферном давлении, имеют морозостойкость 15 циклов, что отвечает требованиям для рядового силикатного кирпича. Высокие значения коэффициента размягчения 0,74-0,95 для всех режимов гидротермальной обработки свидетельствуют о высокой водостойкости материала. Полученные изделия имеют среднюю плотность 1870-1980 кг/м, которая ниже, чем у прототипа 2140-2190 кг/м.
Силикатный кирпич с применением песчаной пелито-алевритовой породы имеет коричневый цвет и не требует введения пигментов для окрашивания, может быть использован в качестве облицовочного материала. Высокая прочность сырца позволит сократить брак в процессе формовании и облегчит выпуск высокопустотных изделий.
Заявляемые составы сырьевой смеси обладают высокой реакционной способностью, что позволяет получать изделия при сниженном давлении автоклавироваыия (от 0,8 до 0 МПа), что в свою очередь позволит снизить энергозатраты на автоклавную обработку, тем самым уменьшить энергоемкость и повысить производительность процесса производства. Использование предлагаемых составов сырьевых смесей позволит решить проблему утилизации вскрышных пород горнодобывающих предприятий и при этом получить различные силикатные строительные изделия для жилищного, гражданского и сельского строительства.