СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КИРПИЧА
METHOD OF BRICK PRODUCTION

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и предназначено для изготовления керамического кирпича.
Известен способ изготовления керамического кирпича [Паничев А.Ю. Обогащение и активация глинистого сырья в производстве строительных материалов. Новосибирск, 2005, с.69-73] на основе глинистого сырья с содержанием глинистых частиц 4,5-5,6% путем его обогащения гидроциклонным способом с последующей седиментацией глинистой фазы в виде шликера, его высушиванием и помолом в порошок. Далее полученную порошкообразную глинистую субстанцию в количестве 12,5-50 мас.% перемешивают с исходным глинистым сырьем, формируют изделия способом полусухого прессования и обжигают. Однако при использовании данного способа существенное повышение прочности достигается только при содержании в шихте глинистой субстанции в количестве 25 мас.% и более, что приводит к повышению топливно-энергетических затрат за счет высушивания большого количества шликера.
Известен способ изготовления керамического кирпича, включающий приготовление шихты из глинистого сырья, угля, опилок и активированного шликера [Шарипов Р.Я., Стороженко Г.И. Заводской опыт внедрения новых технологий для улучшения качества керамического кирпича / Р.Я.Шарипов, Г.И.Стороженко // Строит, материалы. - 2005. - №6, с.13]. Шликер получают из основного глинистого сырья, активируют его ударно-волновым способом в роторном аппарате модуляции потоков А.Звездина и вводят в шихту в количестве, обеспечивающем необходимую для пластического способа формования влажность 22,2-23,5%. Кирпич формуют, сушат и обжигают. Однако при использовании данного способа достигается повышение прочности лишь на 30-38% и снижение водопоглощения в 1,13-1,14 раза.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления керамического кирпича путем двухстадийной активации глинистого сырья, включающий предварительное измельчение глинистой породы с низким содержанием глинистых частиц (менее 15-20 об.%), ее совмещенную сушку, помол и активацию в измельчительно-сепарационной установке (далее ИСУ) [патент №2194577. Измельчительно-сепарационная установка. МПК В02С 21/00, опубликованный 20.12.2002], приготовление активированного шликера 50% концентрации в роторном аппарате модуляции потоков А. Звездина и введение его в состав шихты в количестве, обеспечивающем нормальную формовочную влажность, формование, сушку и обжиг. При использовании данного способа достигнуто повышение прочности на 27%, водопоглощение не снижено. Кроме того, увеличение содержания в шихте активированного шликера лимитируется невысокой (10-12 мас.%) влажностью пресс-порошка при полусухом способе прессования. Использование сырья с низким содержанием глинистых веществ (менее 15-20 об.%) для получения активированного шликера снижает эффект активации и за счет этого понижает рост прочности кирпича [Тацки Л.Н., Машкина Е.В., Стороженко Г.И. Двухстадийная активация сырья в технологии стеновой керамики / Л.Н.Тацки, Е.В.Машкина, Г.И.Стороженко // Строит, материалы. - 2007. - №9, с.12, прототип].
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение механической прочности, снижение водопоглощения кирпича.
Технический результат достигается следующим образом: в способе изготовления кирпича, включающем предварительное измельчение глинистого сырья, его одновременную сушку помол и активацию в измельчительно-сепарационной установке [например, патент №2194577. Измельчительно-сепарационная установка. МПК В02С 21/00, опубликованный 20.12.2002], вводят в шихту шликер, активированный в кавитационной установке роторного типа, например в роторном аппарате модуляции потоков А.Звездина [Тацки Л.Н., Машкина Е.В., Стороженко Г.И. Двухстадийная активация сырья в технологии стеновой керамики / Л.Н.Тацки, Е.В.Машкина, Г.И.Стороженко // Строит. материалы. - 2007. - №9, с.12]. Шликер 50% концентрации готовят из глинистого сырья с большим содержанием глинистых частиц, чем основное сырье, в количестве, обеспечивающем нормальную формовочную влажность. Далее производят формование сырца, сушку и обжиг. Технический эффект усиливается за счет применения пластического способа формования, при котором в шихту без ее переувлажнения вводят большее количество активированного шликера, чем при полусухом способе. Эти признаки позволяют обеспечить более высокие, чем у прототипа, прочностные показатели и снизить водопоглощение.
Предлагаемая последовательность операций заявляемого способа изготовления керамического кирпича: предварительное измельчение глинистой породы, сушка, помол и активация ее в измельчительно-сепарационной установке; предварительное измельчение глинистого сырья, используемого для получения шликера; приготовление добавки шликера 50%-ной концентрации из глинистого сырья с большим содержанием глинистых веществ, чем основное сырье, с повышенным количеством карбонатов; активация шликера в кавитационной установке роторного типа; введение активированного шликера в шихту вместо воды затворения, в количестве, обеспечивающем нормальную формовочную влажность; формование сырца пластическим способом; сушка и обжиг. Использование для сушки, помола и активации в измельчительно-сепарационной установке основной части сырья позволяет измельчить породу до размера частиц менее 0,1 мм, увеличить степень аморфизации минералов и дефектов их структуры, причем наибольшей деструкции подвергаются глинистые минералы и карбонаты кальция. Это позволяет путем механотермической активации в ИСУ устранить вредное влияние карбонатов при содержании СаО в сырье до 20%.
Применение для приготовления активированного шликера роторного аппарата модуляции потоков А.Звездина, благодаря одновременному механическому, акустическому и гидродинамическому воздействию на материал, приводит к глубокому разрушению мягких минералов с твердостью по шкале Мооса до 3. К таковым относятся карбонаты. Это дает возможность использовать для получения активированного шликера глинистое сырье с повышенным, по сравнению с основным сырьем, содержанием не только глинистых веществ, но и карбонатов [Тацки Л.Н., Машкина Е.В. Оценка эффективности различных способов активации глинистого сырья. Труды НГАСУ. Новосибирск, 2007, т.10, №1(39), с.32-38].
Пример
В качестве основного глинистого сырья использована глинистая порода Самойловского месторождения (Башкирия) с содержанием глинистых частиц 15,87 об.%, карбонатов 13,6 мас.%. Глинистая порода предварительно измельчалась до размеров не более 0,5 мм и обрабатывалась в ИСУ, где она одновременно подсушивалась в вихревом потоке газов с температурой 200-400°С до остаточной влажности 2-3%, измельчалась до размера частиц менее 0,1 мм, активировалась за счет возникновения дефектов структуры глинистых минералов и карбонатов. Это позволяет устранить вредное влияние карбонатов, при содержании их в сырье в расчете на СаО до 20 мас.%.
Добавка в шихту активированного шликера призвана повысить содержание в шихте глинистых частиц. Для этого активации подвергают глинистую породу с большим содержанием глинистых фракций, чем в основном сырье. При содержании в этой глинистой породе высокого количества карбонатов (СаО до 20 мас.%) активация устраняет их вредное влияние.
Для приготовления шликера использована глинистая порода Ямагузинского месторождения (Башкирия) с содержанием глинистых частиц 31,76 об.% и СаО 6,05 мас.%.
Глинистое сырье Ямагузинского месторождения измельчалось до размера частиц не более 0,5 мм, из него готовился шликер 50% концентрации. Для регулирования вязкости шликера использовалась разжижающая добавка в виде пирофосфата натрия в количестве 0,5% от сухой массы. Полученный шликер активировался в роторном аппарате модуляции потоков А.Звездина (РАМП) и смешивался с основным сырьем, активированным в ИСУ. Шликер вводился в шихту в количестве, соответствующем нормальной формовочной влажности (19-19,5%).
Формование сырца производилось традиционным способом, далее сырец высушивался до влажности 4-5% и обжигался при температуре 1050°С.
При использовании заявляемого способа удалось повысить прочность при сжатии образцов на 75,2-77,7% и снизить водопоглощение на 8,3-8,5%.