сырьевая масса для изготовления кирпича

Формула изобретения

Сырьевая масса для изготовления кирпича, состоящая из глины, выгорающей добавки и воды, отличающаяся тем, что в качестве выгорающей добавки используют водно-углеводородную эмульсию с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, содержащую 22-70 мас.% воды, при массовом соотношении глина: водно-углеводородная эмульсия с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, равном 1:(0,09-0,33), а количество добавляемой воды определяют по формуле

X=q-0,01q ₁·c,

где q - количество воды, необходимое для получения пластичной глиняной массы, равное 18-20 мас.%;

q₁ - количество воды, содержащейся в водно-углеводородной эмульсии с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, мас.%;

с - количество водно-углеводородной эмульсии с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве кирпича для промышленного и гражданского строительства.

Известна керамическая масса для изготовления строительного кирпича (патент РФ № 2055037, С04В 33/00, 1996 г.), включающая следующие компоненты, мас.%: зола ТЭС 8-15; уголь 2-4; корбамидоформальдегидная смола 0,02-0,05; глина - остальное.

Недостатком этой массы является то, что получаемый из нее кирпич имеет низкие прочность и морозостойкость.

Известна сырьевая смесь для получения кирпича (патент РФ № 4), включающая следующие компоненты, мас.%: глина 70-83; опилки 7-12; отходы высокотемпературной коксохимической переработки угля 10-18.

Недостатком указанной смеси является получение из нее кирпича с относительно низкими прочностными показателями.

Наиболее близкой к изобретению является сырьевая смесь для изготовления кирпича (патент РФ № 2114086, С04В 33/00, 1998 г.), включающая глину и смесь выгорающих добавок, содержащих древесные опилки и нефтешлам в массовом соотношении 1:1-3,5 при содержании воды в нефтешламе 3-10 мас.% и следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь древесных опилок и нефтешлама 13-15; глина до 100.

Недостатком этой сырьевой смеси является получение из нее кирпича с низкими прочностью и морозостойкостью, а также высокой трещиноватостью.

Задачей изобретения является разработка сырьевой массы для получения кирпича с высокими техническими характеристиками.

Техническим результатом изобретения является получение кирпича из предложенной сырьевой массы с высокими прочностными и морозостойкими свойствами и минимальной трещиноватостью.

Технический результат достигается тем, что в сырьевой массе для изготовления кирпича состоит из глины, выгорающей добавки и воды, в качестве выгорающей добавки используют водно-углеводородную эмульсию с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, содержащую 22-70 мас.% воды при массовом соотношении глина: водно-углеводородная эмульсия с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, равном 1:(0,09-0,33), а количество добавляемой воды определяют по формуле:

X=q-0,01q₁·c,

где q - количество воды, необходимое для получения пластичной глиняной массы, равное 18-20 мас.%;

q₁ - количество воды, содержащейся в водно-углеводородной эмульсии с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, мас.%;

с - количество водно-углеводородной эмульсии с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов, мас.%.

В предлагаемой сырьевой массе в качестве выгорающей добавки предложено использовать водно-углеводородную эмульсию с очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов (ВУЭ). Сточные воды нефтеперерабатывающих заводов, поступая на очистные сооружения, создают различные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, эмульгированные в воде нефтепродукты и осевшие на дно тяжелые фракции. ВУЭ (эмульгированные в воде нефтепродукты) представляет собой жидкую эмульсию с плотностью 0,98-1,1 г/см³, которая содержит 25-75% углеводородов, 3-5% механических примесей и воду. Углеводороды в эмульсии представлены такими группами как парафины, нафтены, ароматические и смолы. При приготовлении кирпича из сырьевой массы предложенного состава происходит распределение выгорающей добавки по всей массе, флокуляция глинистых частиц молекулами углеводородов, что улучшает продвижение влаги при сушке из внутренних слоев сырца к поверхности. В результате этого трещиноватость образцов снижается, а дальнейший обжиг приводит к спеканию частиц и закреплению бездефектной структуры кирпича и повышению его прочностных и морозостойких показателей.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемый технический результат, а именно, повысить прочность, морозостойкость и снизить трещиноватость получаемого кирпича из предложенной сырьевой массы.

Кирпич из предлагаемой сырьевой массы получали следующим образом.

К размолотой глине добавляли расчетное количество воды и водно-углеводородную эмульсию очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов и тщательно перемешивали до однородности. Из полученной массы формовали кирпичи методом прессования, сушили при 100-150°С в течение 1-2 часов и обжигали при 1000°С в течение 1 часа. Полученный кирпич охлаждали и проводили испытания на механическую прочность при сжатии до разрушения кирпича по ГОСТ 8462-85, морозостойкость по ГОСТ 7025-78 и определяли количество образцов из 100, имеющих видимые трещины длиной более 5 мм.

Экспериментально исследованные составы сырьевой массы для изготовления кирпича представлены в нижеприведенных примерах.

Пример № 1

В бункер для смешения подавали 87,5 кг размолотой глины, 12,5 кг ВУЭ, содержащего 50 мас.% воды, и 12,75 кг воды для получения эластичной формовочной массы, рассчитанной по формуле:

С=19-0,01×50×12,5=12,75

и перемешивали до однородности. В полученной сырьевой массе соотношение глина: ВУЭ равно 1:0,14. Из полученной сырьевой массы методом прессования формовали кирпичи при давлении 15 МПа. Сформованные изделия сушили при 130°С в течение 1,5 ч и обжигали в электрической печи при 1000°С с экспозицией 1 ч. Кирпичи охлаждали и испытывали на прочностные и морозостойкие свойства, а также визуально определяли трещиноватость.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример № 2

Кирпичи получали по примеру № 1 с той разницей, что для получения сырьевой массы брали 75 кг глины, 25 кг ВУЭ, содержащего 70 мас.% воды, и 0,5 кг воды, так как С=18-0,01×70×25=0,5. Сушили кирпичи при 100°С в течение 2 ч. В полученной сырьевой массе соотношение глина: ВУЭ равно 1:0,33.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример № 3

Кирпичи получали по примеру № 1 с той разницей, что для получения сырьевой массы брали 92 кг глины, 8 кг ВУЭ, содержащего 22 мас.% воды, и 18,2 кг воды, так как С=20-0,01×22×8=18,2. Сушили кирпичи при 150°С в течение 1 ч. В полученной сырьевой массе соотношение глина: ВУЭ равно 1:0,09.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример № 5 (сравнительный)

Кирпичи получали по примеру № 1 с той разницей, что для получения композиционной массы брали 93,6 кг глины, 6,4 кг ВУЭ, содержащего 50 мас.% воды, и 15,8 кг воды, так как С=19-0,01×50×6,4=15,8. В полученной композиционной массе соотношение глина: ВУЭ равно 1:0,07.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример № 4 (сравнительный)

Кирпичи получали по примеру № 1 с той разницей, что для получения композиционной массы брали 72 кг глины, 28 кг ВУЭ, содержащего 50 мас.% воды, и 5 кг воды, так как С=19-0,01×50×28=5. В полученной композиционной массе соотношение глина: ВУЭ равно 1:0,39.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример № 6 (сравнительный)

Кирпичи получали по примеру № 1 с той разницей, что для получения композиционной массы брали ВУЭ, содержащую 18 мас.% воды, и 16,7 кг воды, так как С=19-0,01×18×12,5=16,7. В полученной композиционной массе соотношение глина: ВУЭ равно 1:0,14.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример № 7 (сравнительный)

Кирпичи получали по примеру № 1 с той разницей, что для получения композиционной массы брали ВУЭ, содержащую 75 мас.% воды, и 9,6 кг воды, так как С=19-0,01×75×12,5=9,6. В полученной композиционной массе соотношение глина: ВУЭ равно 1:0,14.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример № 8 (по прототипу)

Древесные опилки поперечного резания размером до 3 мм в количестве 1 кг перемешивали с 0,4 кг нефтешлама, содержащего 3 мас.% воды и подавали на смешение с 8,6 кг глины, туда же добавляли 9 мас.% воды и мешали до однородности. Из полученной сырьевой смеси формовали кирпичи методом прессования при давлении 15 МПа. Сформованные изделия сушили при 130°С в течение 1,5 ч и обжигали в электрической печи 1 час при 1000°С. Полученные изделия охлаждали и подвергали испытаниям.

Результаты испытания представлены в таблице.

Как показывают испытания кирпичей, полученных из предложенной композиционной массы по примерам № 1-3, изделия соответствуют высшей марки кирпича по ГОСТ 530-95 и обладают высокими показателями по механической прочности и морозостойкости и низкой трещиноватостью.

Однако таких результатов можно достичь только при заявленных соотношении глина: ВУЭ и содержании воды в ВУЭ. Так, при снижении соотношения глина: ВУЭ (пр. № 4) ниже заявленного предела наблюдается резкое снижение механической прочности кирпича и увеличение его трещиноватости, а при увеличении этого соотношения (пр. № 5) с увеличением трещиноватости снижается морозостойкость. Большое значение имеет и содержание воды в ВУЭ: при содержании воды ниже заявленного (пр. № 6) наблюдается снижение прочностных свойств кирпича, а при содержании воды в ВУЭ выше заявленного предела (пр. № 7) все показатели качества кирпича снижаются.

В сравнении с образцами, полученными по примеру-прототипу № 8, показатели механической прочности кирпичей, полученных из предложенной композиционной массы выше на 5%, морозостойкости - на 3,3%, а трещиноватости - на 8%.

Кроме того, проявляются следующие результаты от применения новой композиционной смеси для получения кирпича:

- расширение сырьевой базы;

- решение проблемы частичной утилизации отходов нефтеперерабатывающего производства;

- возможность использования других выгорающих добавок, не требующих дополнительной физико-химической обработки;

- уменьшение количества брака и половняка в связи с уменьшением количества образцов с трещинами.

Результаты испытаний образцов кирпича
Пример №	Композиционная масса	Механическая прочность на сжатие, МПа	Морозостойкость, циклы	Трещиноватость, %
Массовое соотношение Глина: ВУЭ	Содержание воды в ВУЭ, мас.%
1	1:0,14	50	41,2	94	отсутствие
2	1:0,33	70	41,5	95	1
3	1:0,09	22	41,3	94	1
4 ср.	1:0,07	50	22,8	78	10
5 ср.	1:0,39	50	41,0	51	8
6 ср.	1:0,14	18	21,7	77	5
7 ср.	1:0,14	75	23,4	49	11
8 прот.	Массовое соотношение опилки: нефтешлам - 2,5. Количество добавляемой смеси - 14 мас.%	Содержание воды в нефтешламе - 3 мас.%	39,3	91	9