СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
RAW MIXTURE FOR MAKING CERAMIC WALL ARTICLES

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления керамического кирпича и камня.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая в мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния (80…70), просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров (20…30) [Патент РФ №22167125, С04В 35/14].
Известный способ изготовления стеновых керамических материалов из сырьевой смеси включает смешивание компонентов в сухом состоянии, увлажнение до 16%, формование образцов методом полусухого прессования, сушку и обжиг при 900°С [Патент РФ №22167125, С04В 35/14].
Недостатком известной композиции является то, что стеновые материалы, изготовленные на ее основе, обладают относительно низкими показателями прочности и коэффициента конструктивного качества.
Технический результат - повышение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества.
Указанный выше технических результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий содержит в качестве сырьевых компонентов микрокремнезем производства кристаллического кремния, просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров и кислоты жирные талловые омыленные при следующем соотношении компонентов (мас.%, в пересчете на сухое вещество):
микрокремнезем
84,2…84,8
просыпь от боя отработанной
угольной футеровки электролизеров
14,8…15,0
кислоты жирные талловые омыленные (КЖТО)
0,2…1,0
Химический состав микрокремнезема производства кристаллического кремния отражен в Патенте РФ №22167125, С04В 35/14 (мас.%):
2
SiO -90…95;
2
3
АlO - до 0,8;
2
3
FeO - до 0,8;
СаО - до 1,6;
MgO - до 1,2;
SiС - до 5;
общ
С - до 9;
+
К - до 0,25;
+
Na - до 0,06;
ППП - до 20.
3
Просыпь от боя отработанной угольной футеровки элекролизеров является крупнотоннажным отходом производства алюминия, образующимся при капитальном ремонте электролизеров. Насыпная плотность отхода - до 760 кг/м, преобладающий размер частиц - до 1,25 мм.
Химический состав просыпи от дробления отработанной угольной футеровки электролизеров представлен в Патенте РФ №22167125, С04В 35/14 (мас.%):
2
SiO - 22,40;
2
3
AlО - 15,01;
2
3
FeO - 2,05;
СаО - 2,60;
MgO - 1,58;
-
F - до 15;
+
Na - до 15;
С - до 67.
Кислоты жирные талловые омыленные (КЖТО) являются побочным продуктом сульфатно-целлюлозного производства и представляют собой натриевые соли таловых жирных кислот, получаемых при ректификации талового масла из древесины хвойных пород (содержат 92…94% жирных кислот, в основном С18; 2…3% смоляных и трудноэтерифицируемых метанолом кислот; 2…5% неомыляемых веществ).
КЖТО представляет собой водорастворимую прозрачную маслянистую жидкость соломенно-желтого цвета.
Применение водного раствора КЖТО в качестве жидкости затворения обусловливает снижение суммарного трения частиц шихты при формовании сырца и увеличение его прочности, что сокращает брак при сушке. Увеличение площади контакта частиц приводит к активизации спекания и формированию материала с улучшенными показателями прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества.
2
Термическая деструкция КЖТО в процессе обжига сопровождается выделением активных газов (СО, НО и др.), что способствует более полному выгоранию графитизированной составляющей микрокремнезема и угольной футеровки.
В совокупности, вышеназванные процессы обусловливают получение материала с развитой микропористостью, стенки которой армированы долговечными минеральными фазами.
ПРИМЕР
Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния, просыпь от боя отработанной угольной футеровки и водный раствор кислот жирных талловых омыленных. Расход воды при этом составляет 23…23,8% сверх 100% основной шихты.
Процесс приготовления смеси включает следующие операции. Смешивают КЖТО и воду с температурой 16…18°С для получения жидкости затворения.
Сухие дисперсные компоненты тщательно смешивают, затем увлажняют водным раствором КЖТО.
Из полученной шихты формуют изделия методом полусухого прессования при удельном давлении прессования 20 МПа.
Затем сырец сушат при температуре 100…110°С и обжигают при температуре 850…900°С.
Примеры составов, физико-механические свойства обожженного материала приведены в табл.1 и 2.
Таблица 1
Компоненты
Содержание ингредиентов в составе (мас.%)
1
2
3
Микрокременезем производства кристаллического кремния
84,2
84,5
84,2
Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров
15,0
14,9
14,8
Кислоты жирные талловые омыленные
0,2
0,6
1,0
Таблица 2
Показатель
Состав
Известный состав
1
2
3
Температура обжига, °С
850
875
900
900
Средняя плотность, г/см<sup>3</sup>
1,43
1,40
1,36
1,075…1,200
Прочность при сжатии, МПа
28,44
21,04
18,20
8,2…14,6
Водопоглощение, мас.%
15,40
17,63
19,25
19,1…26,9
ККК×10<sup>-2</sup> МПа/(кг/м<sup>3</sup>)
1,99
1,50
1,34
0,76…1,22