СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD OF WALL CERAMIC ITEMS MANUFACTURE

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве пустотело-пористых керамических кирпичей, камней, блоков и т.д.
При производстве пустотело-пористых керамических изделий, как правило, в сырьевую шихту вводят порообразователи растительного или искусственного происхождения, которые удаляются из массы отформованных изделий во время обжига путем выжигания указанных наполнителей. В результате происходит полная потеря порообразователя и необходимость его приобретения для следующих циклов производства, что повышает материальные затраты.
Так известен способ изготовления стеновых керамических изделий (патент Российской Федерации №2087449, МКИ: С04В 38/06, приоритет от 09.01.1992 г.), включающий приготовление сырьевой шихты из глины, аргиллита и отработанной смазочно-охлаждающей жидкости, пластическое формование изделий, сушку и обжиг, при этом в сырьевую шихту дополнительно вводят порообразовательный наполнитель в виде измельченных стеблей хлопчатника. Суглинок пропускают через валовые дробилки, аргиллит измельчают на молотковых дробилках. В первом смесителе сырьевую шихту перемешивают с первичным увлажнением и добавляют измельченные стебли хлопчатника. Полученную массу перемешивают и подают в другой смеситель, увлажняют раствором смазочно-охлаждающей жидкости и подают в пресс, в котором выполняют пластическое формование изделий, которые подвергают сушке с последующим обжигом. Способ позволяет получать пористые керамические изделия с повышенной механической прочностью на сжатие.
Общими признаками известного способа и заявляемого решения является приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг.
Известный способ позволяет изготавливать пористые керамические изделия с повышенной механической прочностью на сжатие, однако во время обжига изделий стебли хлопчатника, используемые в качестве порообразователя, полностью выгорают и для последующего технологического цикла необходимо вводить новый порообразователь.
В качестве прототипа выбран способ изготовления стеновых керамических изделий по патенту Российской Федерации №2240294, МКИ: С04 В38/06, приоритет от 14.02.2003 г., включающий приготовление сырьевой шихты, введение в шихту порообразовательного наполнителя в виде шелухи гречихи в количестве 20-56% объема шихты, обработанной 10% раствором подмыльной щелочи, пластическое формование, сушку и обжиг. В шихту дополнительно вводят подмыльную щелочь в количестве 1,3-1,7 массы глины. Шелуху гречихи предварительно выдерживают в емкости с 10% раствором подмыльной щелочи в течение 24-48 часов с периодическим перемешиванием для равномерного пропитывания. После этого шелуху гречихи удаляют из емкости и выдерживают в течение 12-24 часов на ситах при температуре 35-80°С. Затем в шихту вводят подмыльную щелочь и выгорающую активированную добавку в виде шелухи гречихи. Смесь увлажняют до формовочной влажности 18-20%, перемешивают, выдерживают в течение 72 часов и формуют изделия, которые сушат и обжигают. Способ позволяет получать пустотело-пористые керамические кирпичи с повышенной плотностью.
Общими признаками способа по прототипу и заявляемого решения является приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг.
Способ изготовления стеновых керамических изделий по прототипу позволяет получать пустотело-пористые керамические кирпичи с повышенной плотностью, однако во время обжига порообразователь, в качестве которого используют шелуху гречихи, полностью выгорает, что не позволяет использовать его повторно.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа изготовления стеновых керамических изделий путем выбора технологических операций и их режима, подбора компонентов и их количественного соотношения с тем, чтобы обеспечить возможность извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом, что позволяет использовать порообразователь в последующем цикле технологического процесса.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления стеновых керамических изделий, включающем приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг, в соответствии с изобретением в качестве порообразователя в сырьевую шихту вводят твердые парафины при соотношении компонентов, мас.%:
твердые парафины
5,0-50,0
сырьевая шихта
остальное,
а перед обжигом высушенные изделия подвергают термической обработке в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа с отбиранием выкипающих твердых парафинов.
Перечисленные признаки являются существенными признаками изобретения и обеспечивают достижение технического результата - возможности извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом.
Целесообразно твердые парафины вводить в измельченном или в расплавленном виде в смеси твердых парафинов разных марок.
Причинно-следственная связь существенных признаков изобретения и достигаемого технического результата заключается в следующем. Особенностью способа изготовления стеновых керамических изделий является использование твердых парафинов в качестве порообразователя в массе сырьевой шихты. Физические свойства твердых парафинов, в частности перегонка (выкипание) их под действием высокой температуры, позволяет во время термической обработки отформованных и высушенных изделий отделять твердые парафины от массы изделий. Согласно с данными межгосударственного стандарта (ГОСТ 23683-89), из ряда твердых парафинов, которые целесообразно использовать в качестве порообразователя, наиболее высокотемпературным для перегонки является твердый парафин марки "С ОКП 02551103 21", 97% которого выкипает при температуре 460°С. Другие марки твердого парафина, которые целесообразно использовать, например так называемый бытовой парафин, начинают выкипать при сравнительно низких температурах, начиная от 150°С. Остаток невыкипивших при термической обработке парафинов выгорает во время обжига. Пары перегоняющихся твердых парафинов являются взрывоопасными, потому их извлечение из массы изделий во время термической обработки необходимо выполнять в среде инертного газа. Отличительные признаки заявляемого решения, а именно введение в сырьевую шихту в качестве порообразователя твердых парафинов при соотношении компонентов, мас.%:
твердые парафины
5,0-50,0
сырьевая шихта
остальное,
а также термическая обработка высушенных изделий перед обжигом в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа с отбиранием выкипающих твердых парафинов, вместе с существенными признаками, общими с прототипом, обеспечивают возможность извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом. Количественное соотношение твердых парафинов и сырьевой шихты, а также пределы температурно-временного режима заявляемого способа, определены экспериментальным путем и являются оптимальными для достижения технического результата. Таким образом, существенные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.
Способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя в виде твердых парафинов при соотношении компонентов, мас.%:
твердые парафины
5,0-50,0
сырьевая шихта
остальное,
пластическое формование изделий, сушку и обжиг, при этом перед обжигом высушенные изделия подвергают термической обработке в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа с отбиранием выкипающих твердых парафинов.
2
2
Способ осуществляют таким образом. Готовят керамическую сырьевую шихту с введением наполнителей и перемешиванием в первом смесителе, после чего подают указанную шихту в другой смеситель, где вводят в нее твердый парафин или смесь твердых парафинов разных марок, в измельченном или расплавленном виде в количестве 5,0-50,0% объема сырьевой шихты и тщательно перемешивают до образования однородной массы. Из полученной массы формуют изделия, которые направляют в сушилку. Сушат отформованные изделия по известным технологиям при известных параметрах сушки. Высушенные изделия подвергают термической обработке в специальной камере в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа, в качестве которого может быть CO, N, а также топочный газ, что необходимо в силу взрывоопасности парафиновых паров. После этого изделия направляют на обжиг. Во время термической обработки перед обжигом под действием высокой температуры из массы изделий происходит перегонка (выкипание) твердых парафинов, которые отбирают и направляют на последующий технологический цикл.
Ниже приводится таблица, в которой представлены примеры конкретного выполнения способа изготовления стеновых керамических изделий при введении в сырьевую шихту порообразователя в виде смеси измельченных твердых парафинов разных марок с указанием количества отобранного порообразователя для последующего использования.
№
Количество введенного порообразователя относительно объема сырьевой шихты, %
Температура термической обработки отформованных и высушенных изделий перед обжигом, °С
Время термической обработки отформованных и высушенных изделий перед обжигом, мин
Количество порообразователя, отобранного во время термической обработки изделий перед обжигом для последующего использования относительно введенного, %
1.
5,0
150
60
60
90
80
120
90
300
60
92
90
93
120
94
460
60
95
90
96
120
97
2.
25,0
150
60
55
90
75
120
85
300
60
88
90
89
120
90
460
60
92
90
93
120
95
3.
50,0
150
60
50
90
70
120
80
300
60
85
90
90
120
95
460
60
85
90
91
120
96
Как видно из табличных данных, заявляемый способ изготовления стеновых керамических изделий дает возможность отобрать значительное количество порообразователя для повторного использования. Предложенный способ позволяет изготавливать пустотело-пористые керамические строительные изделия с повышенной плотностью, а введение в шихту в качестве порообразовательного наполнителя твердых парафинов обеспечивает возможность извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом с использованием порообразователя в последующих циклах технологического процесса.
Предлагаемый способ можно также использовать при изготовлении пористого бетона. Для этого твердый парафин вводят в бетонную шихту (жидкую бетонную смесь) в таком же процентном соотношении с бетонной шихтой, как и с керамической, указанной выше, перемешивают и формуют в формах или в экструдере с получением изделий, которые подвергают термической обработке в автоклаве перегретым паром.