КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛИТОК ДЛЯ ПОЛОВ
CERAMIC MASS FOR FLOOR TILES FABRICATION

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к составам масс для получения плиток для полов.
Известна керамическая масса для изготовления керамических изделий, включающая глинистую мергель (в мас.%) - 75-85, цеолитсодержащую глину - 5-15 и стеклобой - 3-10 (патент РФ №2210554). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе имеют высокое водопоглощение и обладают незначительной прочностью на изгиб. Несмотря на присутствие плавня (стеклобоя) до 10%, изделия отличаются повышенным водопоглощением и высокой температурой обжига (1070°С).
Другая керамическая масса (патент РФ №2176223), содержащая 25-60% легкоплавкой глины и 40-75% цеолитсодержащей глины смешанного минерального состава с размером частиц менее 1 мм, после обжига при температуре 1050°С не позволяет получить керамические плитки для полов с водопоглощением менее 4%, удовлетворяющие требованиям ГОСТа.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой является масса для изготовления строительных изделий, включающая легкоплавкую глину - 90-95, цеолит природный - 5-10% (а.с. 485993). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе после обжига при высокой температуре (1100°С) имеют высокое водопоглощение (до 6%).
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение водопоглощения и повышение прочности.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что керамическая масса для изготовления плиток для полов, включающая легкоплавкую глину и наполнители, отличается тем, что в качестве наполнителя она содержит измельченный цеолитсодержащий песчаник при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: глина легкоплавкая - 50-70, цеолитсодержащий песчаник - 30-50.
3
3
Цеолитсодержащий песчаник представляет собой породу красно-коричневого цвета, объемная масса - 1680 кг/м, плотность - 2700 кг/м, огнеупорность - 1160°С. В минералогический состав входят клиноптилолит, ортоклаз, альбит, кварц, гидрослюда и железистые соединения. Химический состав цеолитсодержащего песчаника приведен в таблице 1.
Таблица 1
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
K<sub>2</sub>O
Na<sub>2</sub>O
SO<sub>2</sub>
п.п.п.
57,94
12,07
6,05
4,13
2,04
2,18
3,72
0,23
11,64
2
2
3
2
3
2
2
2
В качестве глинистой породы принята Бай-Талская гидрослюдистая легкоплавкая глина с химическим составом, включающим, мас.%: SiO - 59,56; AlO - 14,86; FeO - 7,98; TiO - 0,41; CaO - 3,75; MgO - 2,27; KO - 2,74; NaO - 1,96; п.п.п. - 6,47. Температура огнеупорности глины 1180°С.
Из научной и технической литературы, а также из известного перечня информации заявителем не обнаружены технические решения с применением цеолитсодержащего песчаника (содержание цеолита 32-36%) при значительном присутствии полевых шпатов (43-47%) или с аналогичными наполнителями подобного химического состава.
Химическое взаимодействие основных элементов (клиноптилолита и ортоклаза) цеолитсодержащего песчаника при указанной совокупности оксидов с продуктами разложения глинистых минералов обуславливает более раннее протекание реакций в твердой фазе с образованием соединений типа железистые шпинели, анортита, кристобалита, морденита и муллитоподобной фазы, а также формированием большого количества жидкой железосодержащей фазы за счет взаимодействия оксидов щелочных и щелочно-земельных элементов с оксидами железа, кремнезема и алюминия. Поскольку жидкая фаза практически является цементирующим веществом, заполняющим межзерновые пустоты, снижая пористость материала, то образование ее в большом количестве, чем в известных составах при пониженных температурах обжига, обуславливает получение керамического черепка более плотной структуры, что снижает водопоглощение и повышает прочность изделий.
Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, по мнению заявителя, отвечает критерию «существенных отличий», приобретает новые свойства, заключающиеся в получении керамического материала более плотной структуры, обуславливающей высокую прочность и низкое водопоглощение изделий.
Пример конкретного выполнения.
Приготовление массы осуществляют шликерным способом при одновременном помоле всех материалов в шаровых мельницах до конечного остатка на сите №0063 2-3%. Обезвоживание шликера производят в башенной распылительной сушилке и получают пресс-порошок с влажностью 6-8%. Прессование плиток 100×100×10 производится при удельном давлении прессовании 25 МПа. Отпрессованные и высушенные плитки обжигают однократным способом при температуре 1020°С.
Шихтовый способ масс и свойства обожженных плиток приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Компоненты
Составы
I
II
III
IV
V
Глина легкоплавкая
80
70
60
50
40
Цеолитсодержащий песчаник
20
30
40
50
60
Таблица 3
Номера составов
Водопоглощение, %
Предел прочности при сжатии, МПа
I
4,6
37,4
II
3,7
49,7
III
2,8
58,5
IV
1,4
62,3
V
0,7
Деформация изделий
Прототип
6
-
Результаты испытаний показали эффективность введения тонкоизмельченного песчаника в количестве 30-50%. При добавке 20% предлагаемого цеолитсодержащего песчаника в состав №I водопоглощение изделий не удовлетворяет требованиям ГОСТа. При увеличении содержания цеолитсодержащей породы более 50% (состав V) наблюдается деформация плиток с расплавлением острых углов и граней. По сравнению с прототипом водопоглощение полученных образцов - плиток из предлагаемой массы - менее чем в 2-3 раза.
В результате интенсивного спекания указанной массы образованная жидкая фаза заполняет все межзерновые пустоты черепка и способствует значительному уплотнению материала с уменьшением водопоглощения, а кристаллические новообразования, такие как железистые шпинели, анортит, кристобалит, морденит и муллитоподобная фаза, обеспечивают высокую механическую прочность изделий.
Применение предлагаемой керамической массы позволяет получить керамические изделия для полов с малым водопоглощением и высокой прочностью с расширением сырьевой базы.