КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА
CERAMIC MIXTURE

Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве керамических облицовочных материалов.
Известна керамическая масса для изготовления облицовочной плитки, содержащая глину (10-20 мас. %), стеклобой (5-6 мас. %), отработанную формовочную смесь литейного производства (55-65 мас. %), жженую известь (5-6 мас. %), мел (5-6 масс. %), жидкое стекло (5-12 мас. %) (пат. №2304125, МПК С04В 33/132, от 05.04.2006, опубл. 10.08.2007 г.).
Недостатком известного состава является низкая прочность при изгибе (30-35 МПа).
Также известна сырьевая смесь для изготовления керамических стеновых материалов, содержащая глину, кварцевый песок и суперпластификатор МБ-1 в количестве 0,8-1,0 мас. % (пат. №2389705, МПК С04В 33/13, от 29.12.2008, опубл. 20.05.2010 г.). Введение суперпластификатора МБ-1 позволяет в значительной степени снизить внутреннее и внешнее трение и, как следствие, достичь максимальной равноплотности при повышении плотности изделия и улучшении эстетических свойств изделий. Недостатком известной керамической массы являются низкие значения прочности, при этом требуется применять в составе масс дорогостоящий пластификатор МБ-1.
Наиболее близким к заявляемому составу является керамическая масса для производства облицовочных плиток. Керамическая масса содержит компоненты в следующих соотношениях (мас. %):
бентонит
10-15
отработанная формовочная смесь
литейного производства
40-45
шламы газоочистки литейного производства
17-20
бой литейных керамических форм
3-5
стеклобой
20-25
(пат. №2422399, МПК С04В 33/132, от 05.02.2010, опубл.27.06.2011 г.).
Недостатком наиболее близкой к заявляемому известной керамической массы является использование в ней значительного количества непластичного материала (80-85 мас. %) и, как следствие, невозможность дополнительно повысить прочность при изгибе облицовочной керамической плитки.
Задачей предлагаемой керамической массы является получение облицовочных керамических материалов с существенно более высокой прочностью при изгибе.
Достигается это тем, что керамическая масса, содержащая бентонит, отходы литейного производства и стеклобой, дополнительно содержит пластифицирующую добавку в виде сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства с рН 9-10 при следующем соотношении компонентов керамической массы, мас. %:
бентонит
10-21
отходы литейного производства
59-63,5
стеклобой
19,5-25,5
сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита
алюминиевого производства
0,5-1,0
при этом отходы литейного производства содержат отработанную формовочную смесь литейного производства, шламы газоочистки литейного производства и бой литейных керамических форм в соотношении соответственно (4-3,5):(1,7-2,0):(0,3-0,5).
2
3
3
2
4
Сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита алюминиевого производства характеризуются следующим химическим составом (г/л): NaF - 20,40; NаСО- 29,68; NаНСО- 35,28; NaSО- 56,80. Данные отходы являются сильными электролитами- рН 1% раствора равен 9-10, что позволило определить воздействие растворов данных добавок на сорбированный комплекс глинистых частиц бентонита, приводя последние к пептизации и, следовательно к пластификации керамических масс с высоким содержанием непластичного материала. Дополнительная пластификация керамической массы с вводом сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита алюминиевого производства обеспечивает существенное повышение физико-механических свойств, в частности, прочности при изгибе обожженных образцов. Керамическая масса для облицовочной плитки реализуется следующим образом. Компоненты керамической массы в соответствии с заявляемым составом измельчаются в шаровых мельницах мокрого помола до остатка на сите №0063 2-4%. Далее смесь подвергается сушке в распылительных сушилках до остаточной влажности 6-7%. Высушенная смесь прессуется при удельном давлении прессования 30 МПа, подвергается скоростному обжигу при температуре 950-980°С. Составы заявляемой керамической массы для облицовочной плитки при различном содержании сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита, а также показатель прочности при изгибе в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.
Анализ данных табл.1 свидетельствует о преимуществе заявляемого состава в сравнении с прототипом в части достижения более высоких значений прочности при изгибе. При этом максимальные показатели прочности соответствуют оптимальному содержанию растворов регенерации 0,5-1,0 мас. %. Превышение содержания растворов регенерации выше заявляемых пределов приводит, к излишнему разжижению керамической массы и, как следствие, к снижению прочности при изгибе обожженных образцов. Содержание растворов ниже заявляемых хоть и приводит к некоторому повышению прочности при изгибе в сравнении с прототипом, но в недостаточной степени.
Таблица 1
Компоненты керамической массы
Состав, мас. %
1
2
3
4
5
6
7
Прототип
Бентонит
24
23
21
17
10
8
7
10-15
Отходы литейного производства
57,0
58,0
59,0
62,0
63,5
63,8
64,6
45
Стеклобой
18,7
18,6
19,5
20,0
25,5
27,0
27,0
20-25
Сбрасываемые растворы регенерации вторичного криолита
0,3
0,4
0,5
1,0
1,0
1,2
1,4
Прочность при изгибе, МПа
82
88
92
96
93
77
75
76-78
В таблице 2 приведены сведения о прочности при изгибе обожженных керамических масс при различном рН по примеру состава 4 из таблицы 1. Анализ данных таблицы 2 свидетельствует об оптимальности водородного показателя в диапазоне рН 9-10. В таблице 3 приведены показатели прочности при изгибе обожженных керамических масс, по примеру соответствующих составу 3, 4 (из таблицы 1) при различном соотношении компонентов отходов литейного производства при содержании сбрасываемых растворов регенерации вторичного криолита в оптимальных пределах 0,5-1,0 мас. %. Анализ данных таблицы 3 свидетельствует об оптимальности соотношений компонентов отходов литейного производства в заявляемых пределах (4-3,5):(1,7-2,0): (0,3-0,5).
Таблица 2
Состав по примеру 4 табл.1
Водородный показатель рН
8
9
10
11
4
86
96
95
90