ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ПЛИТКИ
CHARGE FOR MANUFACTURING CERAMIC TILES

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изготовления керамических изделий, преимущественно керамической плитки для пола.
Известна шихта для изготовления керамических плиток (Мороз И.И. Технология строительной керамики - Киев: Головное издательство объединения «Вища школа», 1980. - С.272) [1], содержащая, мас.%: глина часов-ярская - 93,0; кварцевый песок - 3,5; полевой шпат - 3,5. Плитка, получаемая из известной шихты, характеризуется относительно высоким водопоглощением (не более 4%) и требует применения дорогостоящей дефицитной высокосортной часов-ярской глины.
Известна шихта для получения керамической плитки для пола (Applied Ceramic Technology. Sacmi. Printed Septemba. 2002/1 by Tipografia Moderna of Ravenna for Editrice La Mandragora of Imola, p.324, 330) [2], включающая, мас.%: пластичную глину 12 - 18, каолин 27 - 32, полевой шпат 42 - 48, кварц 5-10, тальк 0-3. Керамическая плитка, изготовленная из известной шихты, характеризуются высокой степенью белизны, но относительно высоким водопоглощением - не более 5% и низкой прочностью на изгиб - 20 МПа. Кроме того, указанный состав требует использования в значительных количествах дорогостоящего полевого шпата турецкого месторождения.
Задача настоящего изобретения заключается в удешевлении получения керамической плитки, обладающей высокими механическими и эстетическими качествами.
Поставленная задача решается тем, что заявляемая шихта для изготовления керамической плитки включает огнеупорную глину, каолин, полевой шпат, кварцевый песок, талькомагнезит, а также дополнительно содержит обогащенную кварц-полевошпатовую смесь, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%:
огнеупорная глина
33,0-34,5
каолин
0,5-5,0
полевой шпат
25,0-33,0
кварцевый песок
9,0-11,0
талькомагнезит
0,5-1,0
обогащенная кварц-полевошпатовая смесь
20,0-30,0
2
2
3
2
2
2
3
2
2
3
2
Кварц-полевошпатовую смесь, в химический состав которой входят: 75,2-78,4% SiO, 11,67-12,90% АlO, 0,09-0,13% MgO, 7,1-8,3% NaO+KO, 0,16-0,30% FeO, 0,05-0,07% TiO, в том числе 33-34% свободного кварца, получают из дешевого местного сырья - отходов обогащения кварц-полевошпатовой руды. Указанные отходы подвергаются обогащению по слюде и железу, при этом обогащение по слюде исключает наличие чешуйчатых прослоек слюды, обеспечивает более плотную упаковку частиц шихты при прессовании плитки, что улучшает спекание, а обогащение по железу уменьшает концентрацию FeO, что приводит к белизне керамической плитки до 60-70% и улучшает ее эстетические свойства. Относительно низкое содержание свободного кварца в отходах исключает необходимость дополнительного обогащения по кварцу, что положительно сказывается на стоимости продукта. Наличие NaO в составе обогащенной кварц-полевошпатовой смеси обеспечивает более мелкий помол керамической шихты, позволяет исключить деформацию получаемой плитки и улучшить ее спекаемость. Соотношение основных структурообразующих компонентов в химическом составе обогащенной кварц-полевошпатовой смеси позволяет получать плотную, прочную структуру плитки. Включение данной смеси в состав заявляемой шихты позволяет понизить содержание полевого шпата и таким образом удешевить получение качественной керамической плитки.
При содержании полевого шпата и обогащенной кварц-полевошпатовой смеси в заявляемой шихте ниже 25,0 мас.% и 20,0 мас.%, соответственно, указанные компоненты не оказывают должного спекающего воздействия. Если содержание полевого шпата и данной кварц-полевошпатовой смеси выше 33,0 мас.% и 30,0 мас.%, соответственно, то наблюдается деформация получаемой плитки. Талькомагнезит также способствует улучшению спекания изделий. Содержание этого компонента определено экспериментально, при этом установлено, что превышение верхнего предела приводит к деформации плитки.
Технический результат настоящего изобретения заключается в получении керамической плитки, характеризующейся пониженным водопоглощением, истираемостью, а также повышенной прочностью на изгиб.
Изобретение проиллюстрировано следующими примерами.
В таблице 1 приведены составы исходных шихт, причем в примерах 4 и 5 представлены запредельные относительно заявляемого решения составы. Таблица 2 содержит качественные показатели керамической плитки с размерами 300×300 мм, полученной из шихты заявленного состава, а также из шихт запредельных составов и прототипа [2].
В качестве компонентов исходного сырья использовали глину Латненскую марки ЛТ-2, каолин Кыштымский марки КАХ-2, шпат Вишневогорский марки ПСШ 0.30-21, кварцевый песок Ульяновский, талькомагнезит Миасский, а также обогащенную кварц-полевошпатовую смесь, полученную из отходов обогащения кварц-полевошпатовой руды ОАО «Малышевское рудоуправление».
Сырьевые материалы дозировали в заданном соотношении, подвергали совместному мокрому помолу в шаровых мельницах в течение 24 часов, гранулировали до 2% остатка на сетке 0063. После этого керамический шликер подавали в башенное распылительное сушило, в результате чего получали керамический пресс-порошок, его гомогенизировали, полученную шихту подавали на загрузочную каретку пресса, прессовали плитку при давлении 400 кг/см, после чего обжигали в роликовой печи в течение 45 мин при температуре 1200°С.
Из данных, представленных в таблицах 1 и 2, следует, что при изготовлении керамической плитки из заявленной шихты (примеры 1-3) наиболее важные качественные показатели - низкое водопоглощение и истираемость, высокая прочность на изгиб - удовлетворяют и даже превышают требования действующих стандартов на данные изделия. Кроме того, в сравнении с прототипом, прочность на изгиб у керамической плитки из заявляемой шихты выше в 2-2,5 раза, а водопоглощение - ниже в 2-2,5 раза. При выходе за заявленные пределы (составы 4 и 5) наблюдается ухудшение механических и эстетических качеств получаемой плитки. Такие изделия обладают повышенным водопоглощением, что приводит к снижению прочности на изгиб и морозостойкости вследствие разрушающего действия воды при ее расширении при низких температурах, а также к повышению загрязняемости (маркости) поверхности.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получать конкурентоспособную по качеству и стоимости керамическую плитку, а также решить задачу утилизации отходов обогащения кварц-полевошпатовой руды.
Таблица 1
Компоненты, шихты
Глина, мас.%
Полевой шпат, мас.%
Коалин, мас.%
Кварцевый песок, мас.%
Обогащенная кварц-полевошпатовая смесь, мас.%
Талько-магнезит, мас.%
1.
34,5
33
0,5
11
20
1
2.
32,5
25
5
7
30
0,5
3.
33
29
2,5
9
25,8
0,7
4.
36,9
32
1
11
18
1,1
5.
28,6
27
7
6
31
0,4
Таблица 2
Пример
Водопоглощение, %
Прочность на изгиб, МПа
Истираемость, г/см<sup>2</sup>
Кривизна поверхности, мм
Температура обжига, °С
Время обжига, мин
Прототип
0,5
20
0,1
-
1200
45
1.
0,20
52
0,08
0,9
1200
45
2.
0,18
53
0,09
0,8
1200
45
3.
0,17
54
0,07
0,9
1200
45
4.
0,55
47
0,15
1,5
1200
45
5.
0,58
45
0,20
0,8
1200
45