СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
RAW MIX AND METHOD FOR MANUFACTURE OF WALL CERAMIC PRODUCTS

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления керамических стеновых изделий.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая в мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния (80…70) и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров (20…30) [Патент РФ №2167125, 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 №2167125, 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 технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления стеновых керамических изделий содержит в качестве сырьевых компонентов микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Микрокремнезем
82-88;
Просыпь от боя отработанной
угольной футеровки электролизеров
12-18.
3
Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров является крупнотоннажным отходом производства алюминия, образующимся при капитальном ремонте электролизеров. Насыпная плотность отхода - до 760 кг/м, преобладающий размер частиц - до 1,25 мм.
Предлагаемый способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси включает смешивание компонентов, увлажнение смеси, формование, сушку и обжиг, отличается тем, что увлажнение смеси производят на тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий проводят из полученного гранулята, а обжиг ведут при 1000°С.
Химический состав просыпи от дробления отработанной угольной футеровки электролизеров представлен в Патенте РФ №2167125, С04В 35/14 (мас.%):
2
SiO- 22,40
2
3
AlO- 15,01
2
3
FeO- 2,05
СаО - 2,60
MgO - 1,58
F - до 15
+
Na- до 15
С - до 67
Химический состав микрокремнезема производства кристаллического кремния отражен в Патенте РФ №2167125, С04В 35/14 (мас.%):
2
SiO- 90…95
2
3
AlO - до 0,8
2
3
FeO- до 0,8
СаО - до 1,6
MgO - до 1,2
SiC - до 5
общ
С - до 9
+
K- до 0,25
+
Na- до 0,06
п.п.п - до 20
2
3
Особенности химического состава просыпи от боя угольной футеровки электролизеров (наличие активных плавней и органической составляющей наряду с AlO) способствуют интенсификации накопления жидкой фазы и появлению полезных новообразований при обжиге, что приводит к увеличению прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материала.
Обжиг при 1000°С обеспечивает более полное выгорание графитизированной составляющей смеси, что облегчает доступ воздуха в тело изделия и сплавление SiC микрокремнезема со щелочами отработанной угольной футеровки. Разложение в этих условиях карбида кремния с образованием солей кремниевой и угольной кислот способствует формированию высокопрочных минеральных фаз. В совокупности это обуславливает получение керамического материала, который по своим техническим параметрам превосходит характеристики материала из известной композиции.
ПРИМЕР
Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров.
Процесс приготовления смеси включает следующие операции.
Сухие компоненты тщательно перемешивают, затем увлажняют до влажности 21 мас.% на тарельчатом грануляторе.
Из полученного гранулята формуют изделия методом полусухого прессования при давлении прессования 20 МПа.
Затем сырец сушат при температуре 100-110°С и обжигают при температуре 1000°С.
Примеры составов, физико-механические свойства обожженного материала приведены в табл.1 и 2 соответственно.
Таблица 1
Компоненты
Содержание ингредиентов в составе (мас.%)
1
2
3
Микрокремнезем производства кристаллического кремния
88
75
82
Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров
12
15
18
Таблица 2
Показатель
Состав
Известный состав
1
2
3
Температура обжига, °С
1000
1000
1000
900
Средняя плотность, г/см<sup>3</sup>
1,25
1,23
1,26
1,075-1,200
Прочность при сжатии, МПа
17,4
16,9
17,0
8,2-14,6
Водопоглощение, мас.%
22,6
24,1
23,3
19,1-26,9
Коэффициент размягчения
0,82
0,88
0,89
0,80-0,99
ККК·10<sup>-2</sup>, МПа/(кг/м<sup>3</sup>)
1,39
1,37
1,35
0,76-1,22