Патент на изобретение №2167125

(54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

(57) Реферат:

Использование: производство стеновых керамических материалов. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости обжиговых изделий до 75 циклов. Технический результат достигается тем, что в качестве сырьевых компонентов смеси используют микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки с химическим составом, мас.%: SiО₂ – 22,40; Al₂O₃ – 15,01; Fe₂O₃ – 2,05; CaО – 2,60; MgО – 1,58; F-до 15; Na до 15; С – до 67, при следующем соотношении компонентов, мас. %: микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния 80-70, просыпь от боя отработанной угольной футеровки 20-30. Компоненты смешивают в сухом состоянии, увлажняют до 16%, формуют образцы методом полусухого прессования, сушат и обжигают при 900°С. Физико-механические показатели следующие: средняя плотность 1100-1200 кг/м³, прочность при сжатии 8,8-14,6 МПа, водопоглощение 19,5-26,9, морозостойкость более 75 циклов. 2 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления обжиговых стеновых изделий.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси является сырьевая смесь, включающая 15. . . 80 мас. % микрокремнезема производства кристаллического кремния и 20. . . 85 мас. % высококальциевой золы от сжигания бурых углей (Патент РФ 2086517 C1, 10.08.1997).

Недостатком указанной смеси является низкая морозостойкость обожженных изделий.

Предлагаемое решение обеспечивает достижение технического результата – повышение морозостойкости обжиговых изделий до 75 циклов.

Применение в составе предлагаемой шихты таких многотоннажных отходов, как просыпь от боя отработанной угольной футеровки и микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния, не только позволяет получить качественный стеновый материал, но и будет способствовать решению экологической проблемы.

Кроме того, преимуществами предлагаемой смеси является наличие в отработанной угольной футеровке значительного количества углерода (до 67%) в сочетании с минеральной составляющей. Органическая часть при обжиге поризует материал и сокращает расходы на обжиг, а минеральная активизирует образование кристаллических фаз. Температура обжига при этом снижается до 900^oC.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве сырьевых компонентов смеси используют микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки при следующем соотношении компонентов, мас.%:
микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния 80…70;
просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров 20…30.

Микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода является тонкодисперсным отходом, характеризующимся малым размером частиц (0,1…3 мк) и, как следствие, высокой удельной поверхностью (более 25 тыс. см²/г) и небольшой насыпной плотностью (до 300 кг/м³). Микрокремнезем осаждается в электрофильтрах системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния, после чего удаляется в виде водной суспензии в шламохранилище. Химический состав микрокремнезема, мас.%:
SiO₂ – 90…95
Al₂O₃ – до 0,8
Fe₂O₃ – до 0,8
CaO – до 1,6
MgO – до 1,2
SiC – до 5
C_общ – до 9
K⁺ – до 0,25
Na⁺ – до 0,06
п.п.п. – до 20
Отработанная угольная футеровка – отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. После дробления и грохочения крупные куски отработанной угольной футеровки утилизируются в металлургическом производстве, а просыпь от дробления (менее 5 мм) не находит себе какого-либо применения и вывозится в отвал. Химический состав просыпи от боя угольной футеровки, мас.%:
SiO₂ – 22,40
Al₂O₃ – 15,01
Fe₂O₃ – 2,05
CaO – 2,60
MgO – 1,58
F – до 15
Na⁺ – до 15
С – до 67
Отход не требует дополнительного измельчения, так как преимущественный размер его частиц (более 90%) – до 1,25 мм. Насыпная плотность просыпи от боя угольной футеровки составляет 760 кг/м³.

Аморфное состояние диоксида кремния в микрокремнеземе способствует накоплению жидкой фазы и спеканию материала, а ввод органоминеральной добавки приводит к минерализации всей системы без ухудшения средней плотности материала. Следствием этого является повышение морозостойкости изделий.

Пример.

Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров БрАЗа.

Микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния и просыпь отработанной угольной футеровки смешивают в сухом состоянии, после чего увлажняют до формовочной влажности 16%. Из полученной шихты формуют изделия методом полусухого прессования при давлении 20 МПа. Полуфабрикат сушат при 100-110^oC до постоянной массы и обжигают при 900^oC. Конкретные примеры составов и физико-механические свойства изделий на их основе приведены в табл. 1 и 2.

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, включающая микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния и углеродсодержащую добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве углеродсодержащей добавки отход алюминиевого производства – просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров с химическим составом, мас.%: SiO₂ – 22,40; Al₂O₃ – 15,01; Fe₂O₃ – 2,05; CaO – 2,60; MgO – 1,58; F – до 15; Na до 15; С – до 67, при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем – отход производства кристаллического кремния 80-70, просыпь от боя отработанной угольной футеровки 20-30.

РИСУНКИ

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

Дата прекращения действия патента: 24.02.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 28-2002

Извещение опубликовано: 10.10.2002