Патент на изобретение №2311383

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ФОРМОВОЧНОЙ МАССЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам приготовления керамической массы для пластического формования и может найти применение в производстве стеновой керамики при изготовлении обычного и лицевого кирпича, а также камней. Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента конструктивного качества и исключение брака. Способ включает приготовление керамической формовочной массы путем грубого, среднего измельчения карьерного глинистого сырья, вылеживания в глинохранилище с одновременной естественной подсушкой в среднем до 18% в поверхностных слоях, последующего прохождения его через вальцы тонкого измельчения с зазором 1-2 мм. Перед пропусканием через вальцы тонкого измельчения осуществляют доувлажнение глинистого сырья раствором уксусной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л (1,2%) до формовочной влажности. 1 табл.

Изобретение относится к способам приготовления керамической массы для пластического формования и может найти применение в производстве стеновой керамики при изготовлении обычного и лицевого кирпича, а также камней.

Известен состав и способ приготовления керамической массы и лицевого кирпича на ее основе, приведенный в авт. свидетельстве России №2024463, МКл С04В 33/00, опубликованном в 1994 г.

Особенностью известного состава и соответствующего способа является наличие в составе формовочной массы повышенного содержания карбонатных компонентов (известняка – 10-20 мас.% и мела – 5-10 мас.%), которые тонко измельчаются механическим способом до удельной поверхности 5000-6000 см²/г известнякового компонента и до 7000-8000 см²/г – мела. Присутствие тонкодисперстных карбонатов в составе формовочных масс способствует «отбеливанию» естественного цвета (обычно красного) обожженного керамического кирпича вплоть до белого цвета, что в свою очередь исключает видимость светлых пятен (высолов) на поверхности стеновой и других видов керамики (см. Соков В.Н. Лабораторный практикум по технологии отделочных, теплоизоляционных и гидроизоляционных материалов. – М.: Высш. шк., 1991. – 112 с.: ил., конкретно с.21-23).

Наряду с большими достоинствами известного способа изготовления фасадного лицевого кирпича (повышается архитектурная выразительность) имеются и недостатки, конкретно такие:

а) Сложная и энергоемкая технология приготовления керамической массы для пластического формования обычного и лицевого кирпича из-за необходимости тонкого измельчения карбонатных компонентов, содержащих или вводимых в состав таких глиняных масс.

б) Из-за повышенного содержания карбонатного компонента в составе массы (СаСО₃) и поэтому при обжиге увеличивается степень поризации массы керамического кирпича, что отрицательно отражается на прочности и морозостойкости.

Наиболее близким способом приготовления керамической массы для пластического формования керамического кирпича-сырца к предлагаемому является обычный традиционный «мокрый» способ, заключающийся в грубом, среднем предварительном измельчении карьерной глины (или суглинок) методом пропускания через вальцы грубого измельчения, пропускании через бегуны мокрого помола (измельчения). Потом глину вылеживают в глинозапаснике с одновременным изменением карьерной влажности (в среднем до 18%), более тонко измельчают методом пропускания через одну, две, а иногда и три пары (каскад) вальцев тонкого измельчения (зазор составляет от 1 до 2 мм), перемешивают без или с добавками в двухвальном смесителе с одновременным доувлажнением до формовочной влажности (20-22%) и пластическим способом формуют на ленточном прессе (см. И.И.Мороз. Технология строительной керамики. – Киев: Изд-во «Вища школа», 1980. – 381 с., конкретно с.62, дополнительно: с.129-130 (технологическая схема)).

Наряду с большими достоинствами известного способа (упрощенная технология приготовления массы), не требующего предварительной сушки глины и последующего тонкого ее измельчения, или шликерной технологии, т.е. превращения глины в шликер и последующей сушки в распылительной сушилке, имеется и недостаток, приводящий к браку, а конкретно:

а) Образование на поверхности и в массе обожженного кирпича красного тона, включений белого цвета типа оксидов (CaO+MgO) с размером частиц более 0,63 мм, образующихся при обжиге кирпича в результате разложения карбонатов СаСО₃ и MgCO₃. Оксиды CaO+MgO при взаимодействии с влагой окружающей среды гасятся, переходя в Са(ОН)₂ и Mg(OH)₂, увеличиваясь при этом в объеме с образованием трещин вплоть до разрушения керамических изделий, т.е. образуется брак – «дутик». Особенно это наблюдается при повышенном содержании в глинистом сырье карбонатных примесей (более 3-4 мас.% в пересчете на (CaO+MgO) и, особенно, по мере износа зазора между вальцами тонкого измельчения.

Задача изобретения – повысить коэффициент конструктивного качества и исключить брак «дутик» для обычного стенового или лицевого кирпича, изготовляемого из глинистого сырья, в состав которого входит повышенное содержание карбонатных примесей (при действии HCl – признаки вскипания).

Для разрешения поставленной задачи в способе приготовления керамической формовочной массы путем грубого среднего измельчения карьерного глинистого сырья, вылеживания в глинохранилище с одновременной естественной подсушкой в среднем до 18% в поверхностных слоях, последующего пропускания его через вальцы тонкого измельчения с зазором 1-2 мм и доувлажнения до формовочной влажности осуществляют раствором уксусной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л (1,2%) перед пропусканием через вальцы тонкого измельчения.

1. Характеристика компонентов, принятых в опытах для реализации предлагаемого способа

В качестве глинистого сырья приняты Новомосковские суглинки, имеющие в своем составе повышенное содержание карбонатных примесей (СаСО₃+MgCO₃) и, несмотря на сравнительно новое оборудование кирпичного завода ОАО «Центргаз», где применяются эти глины для производства стенового и лицевого кирпича (г.Новомосковск, Тульск. обл.), наблюдаются на поверхности и в массе керамического кирпича включения белого цвета с размером более 0,63 мм, что приводит к браку «дутик».

Суглинок Новомосковский:

Отвечает требованиям ОСТ21-78-88. Гранулометрический состав, %:

– Содержание фракции менее 0,001 мм – 53,21;

– Содержание фракции менее 0,005 мм – 74,2;

– Содержание фракции менее 0,01 мм – 78,87;

– Содержание фракции 0,05-5 мм – 1,145.

Химический состав: (среднеарифметический для верхнего и нижнего пластов и, соответственно, усредненный за год). Содержание, мас.%: SiO₂ – 72,28; Al₂О₃ – 11,64; Fe₂O₃+FeO – 4,0; CaO+MgO – 4,39; Na₂O+K₂O – 3,14; SO₃ (следы); п.п.п.. – 4,35. При действии HCl – слабо вскипает.

Технологические свойства

После обжига имеют цвет светло-красный. Огнеупорность – 1250°С, т.е. легкоплавкое глинистое сырье. Воздушная линейная усадка – 7-8% (высокочувствительно к сушке). Предел прочности при сжатии, после обжига при температурах 950°С – 17,31 МПа, а при 1050°С – 23,0 МПа, при 980°С – 20,6 МПа, умеренно пластичное (Ч.П. – 12,6-12,7), кислое содержание Al₂O₃ – 11,64-11,8%. Относится к числу неспекающегося до 1250°С глинистого сырья.

В качестве увлажнителя глиняного сырья до формовочной массы использован раствор уксусной кислоты с концентрацией =1,2% (0,2 моль/л), который практически не имеет запаха.

2. Порядок проведения опыта для реализации задачи.

1. Отобрана средняя проба Новомосковских суглинок с карьерной влажностью 18%. Масса пробы =18% – 8 кг. Массу сухой пробы «М_сух» (с =0%) определили по формуле профессора Рохалина А.И:

=18%) израсходовано 0,12 кг уксусной кислоты с плотностью 1 кг/л. Расход в литрах уксусной кислоты составил 0,12 л (120 см³). Расход уксусной кислоты с концентрацией 1,2% для химической обработки карьерных суглинок, взятых в количестве 1 тонны, определяется:

Итак, на обработку пульверизацией в глинохранилище 1 тонны карьерных суглинок потребуется 35 кг (литров) слабоконцентрированной уксусной кислоты.

8. Через трое суток контрольную пробу суглинок №1 (без химической обработки) и опытную №2 (с химобработкой) пропустили поочередно, причем дважды через лабораторные вальцы с зазором 2 мм и до момента формования вновь поместили в отдельные герметичные пакеты, чтобы сохранить формовочную влажность.

9. Формование опытных образцов. Образцы в виде цилиндров формовали пластическим способом на лабораторном прессе, под удельным давлением 2,5 МПа, т.е. под таким давлением, которое создает шнековый (ленточный) пресс в заводских условиях в процессе формования кирпича-сырца.

Высота образца-цилиндра была принята равной высоте кирпича-сырца, т.е. 7 см (с учетом общей усадки суглинок – 8,5%). Диаметр образца цилиндра – 5 см. Масса одного образца после формования составила 280 г. Всего было сформовано 24 образца по 12 шт. из каждой пробы (№1 и №2). Для сохранения влажности, как обычно, поместили образцы в пакеты. Сушили и обжигали их в заводских условиях (на ОАО Кирпичном заводе №1 в г.Тула).

10. Сушка и обжиг полученных образцов. Сушку образцов осуществляли совместно с керамическим кирпичом-сырцом в камерных сушилках периодического действия системы Росстромпроекта в течение 72-х часов при максимальной температуре 75±5°С. Обжигали образцы в кольцевой печи при максимальной температуре 1000°С.

После обжига контрольные и опытные образцы с механохимической обработкой исходных суглинок испытывали с соблюдением указаний ГОСТ.

Наличие на поверхности известковых (СаО) и магниевых (MgO)включений, приводящих к браку «дутик», с размером более 0,63 мм определяли визуально. Одновременно определяли влияние механохимической обработки суглинок на их среднюю плотность, прочность при сжатии, архитектурный вид (цвет, наличие выцветов). Результаты испытаний приведены в таблице 1.

3. Анализ результатов испытаний.

На основании результатов испытаний, приведенных в таблице 1, следуют выводы:

1) Средняя плотность опытных образцов №2 в сравнении с контрольными под №1 уменьшилась на 30 кг/м³. Это объясняется тем, что уксуснокислые карбонаты при обжиге разлагаются с выделением газа CO₂, т.е. идет незначительная поризация, причем дополнительная к потерям при прокаливании суглинков. Газы CO₂ образуются при обжиге и от сгорания органического остатка уксуснокислых солей кальция, магния. Например:

18-20%.

Формула изобретения

Способ приготовления керамической формовочной массы, включающий грубое, среднее измельчение карьерного глинистого сырья, вылеживание в глинохранилище с одновременной естественной подсушкой в среднем до 18% в поверхностных слоях, последующее прохождение его через вальцы тонкого измельчения с зазором 1-2 мм и доувлажнение до формовочной влажности, отличающийся тем, что доувлажнение глинистого сырья осуществляют раствором уксусной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л (1,2%) перед пропусканием через вальцы тонкого измельчения.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.05.2008

Извещение опубликовано: 10.01.2010 БИ: 01/2010