КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИРПИЧА
CERAMIC MASS FOR BRICK PRODUCTION

Изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано в технологии изготовления керамического кирпича.
Известна керамическая масса для изготовления строительных изделий, преимущественно облицовочной плитки следующего состава, мас. %: глина 14,0-40,0; шлак никелевого производства 51,0-78,0; вода-остальное (SU606841U, опубл. 15.05.1978). Недостатками данного изобретения является сравнительно низкая прочность на сжатие (20,2-31,2МПа) и морозостойкость изделий (75-120 циклов).
Наиболее близкой к заявленной керамической массе для получения кирпича является сырьевая смесь для изготовления облицовочной плитки, содержащая глину, шлак никелевого производства, воду, дополнительно включает шлак свинцовой плавки при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина - 43,0-48,0; шлак никелевого производства - 36,0-38,0; шлак свинцовой плавки - 8,0-10; вода - 6,0-11,0. (RU2358947C1, опубл. 20.02.2008).
Из керамической массы данного состава были изготовлены образцы и определены их физико-механические и декоративные свойства. Полученные из керамической массы образцы показали сравнительно низкую прочность на сжатие (25,3 МПа) и морозостойкость (200-220 циклов) (см. Табл.3).
Технической задачей является изготовление керамической массы для получения кирпича, характеризующейся повышенной механической прочностью и морозостойкостью.
Техническая задача решается тем, что керамическая масса для получения кирпича включает глину Халиловского месторождения и добавку, а именно шлак никелевого производства комбината «Южуралникель» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глина
44-64
Никелевый шлак
36-56
2
2
3общ
2
3
2
2
2
5
2
общ
2
2
3
2
3общ
2
2
2
2
5
общ
Используемая добавка - шлак никелевого производства имеет следующий химический состав, мас.%: SiO- 48,79; СаО - 18,36; МgO - 13,15; FeО-11,28; AlO- 5,9; MnO - 0,334; KO - 0,25; TiO- 0,24; PO- 0,24; NaO - 0,21; S- 0,186; п.п.п.-1,06. В качестве глинистого сырья используется легкоплавкая глина Халиловского месторождения с числом пластичности 25, содержащая, мас.%: SiO- 49,5; AlO- 20,79; FeО - 7,04; МgO - 2,75; СаО - 2,71; KO -1,74; TiO- 1,07; NaO - 0,53; MnO - 0,086; PO- 0,26; S- 0,056; п.п.п.- 13,468.
о
о
Для получения изделий из разработанной керамической массы применялась традиционная технология производства кирпича. Глина предварительно обезвоживалась в сушильном шкафу при температуре 100-110 С до постоянной массы, затем подвергалась тонкому помолу в лабораторной шаровой мельнице до полного прохождения через сито с размером отверстий 0,315 мм. Отдельно подготовленный по аналогичной методике шлак просеивался до полного прохождения через сито с размером отверстий 0,1 мм. Компоненты дозировались, перемешивались первоначально всухую, а затем масса увлажнялась до формовочной влажности 22 % и вылеживалась в эксикаторе в течение суток для равномерного распределения влаги и набухания глинистых частиц. Из приготовленной массы формовались образцы с помощью специальной формы - кубиков размером 20х20х20 мм. Затем образцы высушивались в сушильном шкафу и обжигались в лабораторной муфельной электропечи при температуре 1050 С
В таблице 1 приведены составы предлагаемых керамических масс и прототипа. В таблице 2 представлены химические составы предлагаемых керамических масс и прототипа.
Таблица 1 Составы керамических масс
Компонент
Содержание компонента для составов, % по массе
Прототип в пересчете на сухое вещество
Предлагаемая керамическая масса
1
2
3
Глина
48
64
54
44
Никелевый шлак
43
36
46
56
Шлак свинцовой плавки
9
-
-
-
Таблица 2 Химические составы предлагаемых керамических масс и прототипа
Наименование хим. элемента
Процентное содержание, %
Прототип
Предлагаемая керамическая масса
1
2
3
SiO<sub>2</sub>
48,1
52,83
53,76
54,68
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
11,1
19,13
18,67
18,21
Fe<sub>2</sub>О<sub>3общ</sub>
7,1
7,54
7,68
7,82
MgO
5,2
2,53
2,47
2,41
CaO
21,0
4,71
5,27
5,83
K<sub>2</sub>O
0,0
1,14
0,96
0,78
TiO<sub>2</sub>
0,2
0,68
0,58
0,47
Na<sub>2</sub>O
0,0
0,34
0,29
0,23
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
0,0
0,17
0,14
0,12
MnO
0,1
0,05
0,05
0,04
S<sub>общ</sub>
1,0
0,67
0,83
1,00
Zn
1,2
0,00
0,00
0,00
ппп
5,0
10,21
9,3
8,41
Сумма
100
100
100
100
2
3
2
2
3
2
2
3
2
3
2
2
3
Согласно [Августиник, А.И. Керамика [Текс]: учеб для вузов/ А.И. Августиник.- М.:Стройиздат,1975.-592с.] по количеству AlO+TiO можно косвенно оценивать спекаемость керамического кирпича и его качество - с увеличением содержания AlO + TiO повышается прочность. Так же положительное влияние на прочность оказывает количественное содержание оксида железа - FeО[Ефимов, А.И. Высокопрочный керамический кирпич с железосодержащими добавками, улучшающие реологию и спекание глинистых пород Текст. / А.И. Ефимов // Строительные материалы. -2000. — № 4. С. 15 - 16.]. Из таблицы 2 видно, что отношение (AlO+TiO)/FeОдля прототипа составляет 1,59, для предлагаемых керамических масс это отношение варьируется в пределах от 2,3 до 2,5. Из расчетов можно сделать вывод от том, что прочность образцов из предлагаемых керамических масс в среднем на 30 % увеличится по сравнению с прототипом.
В таблице 3 представлены физико-механические и декоративные свойства кирпича из предлагаемых керамических масс.
Таблица 3 Физико-механические и декоративные свойства кирпича из предлагаемых керамических масс
Показатели
Значения для составов
Прототип
Предлагаемая керамическая масса
1
2
3
Предел прочности при сжатии, МПа
25,3
38,5
36,2
34,3
Предел прочности при изгибе, МПа
3,8
5,1
4,9
4,7
Морозостойкость, цикл
220
230
240
250
Водопоглощение, %
14,2
12,98
13,2
13,5
Цвет черепка
Красно-коричневый
Красно-коричневый
Каштаново-коричневый
Медно-коричневый
Из таблицы 3 видно, что предлагаемая керамическая масса обеспечивает увеличение предела прочности при сжатии кирпича от 25до 35% в среднем на 30%, прочности при изгибе – от 19 до 26 % в среднем на 22 %, морозостойкости - от 4 до 12 %, в среднем на 8 % по сравнению с результатами изделий из массы-прототипа.
о
о
Согласно рентгенофазовому анализу улучшение физико-механических показателей достигается тем, что в образцах из предложенных керамических масс при температуре обжига 800С сформирована жидко-фазная составляющая, обогащенная ионами железа, кальция и магния, из которой при увеличении температуры синтеза до 1050С формируются структурообразующие кристаллические фазы гематита, силикатов кальция и магния [Стеклов, К.К. Структура и свойства огнеупоров [Текс]: Металлургия/ К.К. Стеклов.- М.1972.-216 с.].
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое изобретение характеризуется более высокими показателями прочности и морозостойкости при однотипных условиях обжига (скорости нагрева, максимальной температуре, продолжительности выдержки при максимальной температуре) и формы изделий.