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

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изделий стеновой керамики, в частности керамических кирпича и камней.
Известна сырьевая смесь для производства керамического кирпича [1], включающая, мас.%:
глинистое сырье
30-35;
отходы обогащения железных руд
50-55;
стеклобой
15-20.
Недостатками указанной сырьевой смеси является относительно низкая прочность при сжатии изделий на ее основе, (8,5-15,1 МПа), а также большой расход природного глинистого сырья.
Наиболее близкой к изобретению является сырьевая смесь для изготовления керамических изделий [2], включающая, мас.%:
шламистая часть отходов обогащения железных руд
71-78;
глинистое сырье
20-25;
оксид ванадия
2-5.
2
5
Недостатком указанной сырьевой смеси является применение дорогостоящей и высокоопасной (класс опасности - 2) добавки оксида ванадия (VO).
2
5
Техническим результатом изобретения является замена дорогостоящего, химически чистого оксида ванадия (VO) в составе сырьевой смеси на побочный продукт металлургии - ванадиевый шлак и уменьшение количества глинистого сырья в смеси, при этом снижается класс опасности ванадийсодержащего компонента.
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий содержит в качестве компонентов шламистую часть отходов обогащения железных руд, природное глинистое сырье и ванадиевый шлак при следующем их соотношении, мас.%:
шламистая часть отходов обогащения железных руд
75-85;
глинистое сырье
10-15;
ванадиевый шлак
5-15.
2
5
2
5
Замена оксида ванадия (VO) на ванадиевый шлак позволит уменьшить затраты при производстве стеновых керамических изделий. Ванадиевый шлак значительно дешевле оксида ванадия (VO) (стоимость 1200 и 14000 долларов/тонна соответственно). При этом ванадиевый шлак относится к умеренно опасным веществам (класс опасности - 3).
Преимущества предлагаемой смеси достигаются включением в ее состав ванадиевого шлака.
2
5
2
2
2
4
Ванадиевый шлак является побочным продуктом сталелитейного процесса. Химический состав, мас.%: VO - 14,27-18,35; FeO - 18,96-20,11; SiO - 10,51-13,65; CaO - 1,98-2,83; MgO - 5,12-6,24; TiO - 8,95-10,21; MnO - 7,91-9,32. Минералогический состав представлен шпинелевой структурой вида (Fe, Mg, V)·TiO с примесями α-Fe. Ванадиевый шлак измельчался до класса - 80 мкм.
2
5
Ванадиевый шлак содержит оксиды VO, FeO, выполняющие функцию плавня в силикатных стеклообразующих системах, и в сочетании с шламистой частью отходов обогащения железных руд интенсифицирует процессы спекания керамического черепка. В частности, способствует снижению температуры размягчения щелочных силикатных стекол с повышенным содержанием оксида железа в закисной форме, что обеспечивает необходимые показатели предела прочности при сжатии и морозостойкости изделий при снижении содержания природного глинистого сырья в смеси.
3
2
2
3
2
3
2
2
2
Шламистая часть отходов обогащения железных руд является крупнотоннажным тонкодисперсным отходом основного производства железорудных обогатительных фабрик со средним размером частиц 15-18 мкм и насыпной плотностью 1,4-1,6 г/см. Химический состав, мас.%: SiO - 33,23-34,99; CaO - 14,97-23,83; MgO - 5,59-11,88; AlO - 8,99-9,80; FeO - 17,21-19,69; TiO - 0,34-0,36; MnO - 0,59-1,36; NaO - 0,40-0,42; KO - 0,75-0,86. Потери при прокаливании отходов - 10,26-10,90%. Минеральный состав шламистой части отходов обогащения железных руд представлен полевыми шпатами, кварцем, слюдой, пироксеном, амфиболами, хлоритами железистого типа, с небольшим содержанием смешанослойных образований. По гранулометрии железорудные шламы представляют собой тонкодисперсный материал со средним размером частиц 15-50 мкм.
Технологическим преимуществом использования шламистой части отходов обогащения железных руд в совокупности с тонкомолотым ванадиевым шлаком является комплексное воздействие на структурообразование материала в процессе термообработки при одновременном уменьшении содержания глинистого компонента в составе сырьевой смеси.
Пример
Для приготовления сырьевой смеси используют природное глинистое сырье, шламистую часть отходов обогащения железных руд и ванадиевый шлак. Компоненты смешивают в сухом состоянии, увлажняют до влажности 8-10% и гранулируют до получения пресс-порошка с преобладающим размером гранул 1-3 мм. Изделия стеновой керамики прессуют из полученного пресс-порошка при удельном давлении 15-25 МПа, сушат в течение 10-16 часов при максимальной температуре 100-110°C, а затем обжигают при максимальной температуре 1050°C. Выдержка при 1050°C должна быть не менее 1,5 часа.
В таблице 1 приведены составы сырьевых смесей, а в таблице 2 - физико-механические показатели изделий.
Таблица 1
Компонент
Содержание компонентов, мас.%
Предлагаемый состав
Известный
1
2
3
Отходы обогащения железных руд
85
75
75
71-78
Глинистое сырье
10
15
10
20-25
Ванадиевый шлак
5
10
15
-
Оксид ванадия
-
-
-
2-5
Таблица 2
Показатели для состава
Свойства
Предлагаемый состав
Известный состав
1
2
3
Прочность при сжатии, МПа
15,1
32,5
57,9
21,7-127,6
Водопоглощение, %
16,03
13,58
10,21
7,59-15,07
Средняя плотность, г/см<sup>3</sup>
1,625
1,802
1,986
1,927-2,259
Коэффициент конструктивного качества
9,29
18,04
29,15
11,26-56,49
Морозостойкость, цикл
50
63
75
50-125