керамическая масса
Классы МПК: | C04B33/16 отощающие материалы, например шамот, кварц |
Автор(ы): | Михальчук Ирина Николаевна (RU), Рукавишников Владимир Васильевич (RU), Солодкий Николай Федорович (RU), Викторов Валерий Викторович (RU), Клепиков Максим Сергеевич (RU), Щербаков Анатолий Анатольевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-01-30 публикация патента:
20.09.2013 |
Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к керамическим массам для производства керамогранита технического назначения. Техническим результатом изобретения является снижение температуры обжига изделий. Керамическая масса содержит огнеупорную глину, полевой шпат, кварцевый песок и каолин-сырец Полетаевского месторождения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина огнеупорная - 28-30; полевой шпат - 41-44; кварцевый песок - 3-5; каолин-сырец Полетаевского месторождения - 23-26. 1 табл.
Формула изобретения
Керамическая масса, содержащая огнеупорную глину, полевой шпат, кварцевый песок, отличающаяся тем, что в массе используется каолин-сырец Полетаевского месторождения при следующем соотношении компонентов, мас.%:
глина огнеупорная | 28-30 |
полевой шпат | 41-44 |
кварцевый песок | 3-5 |
каолин-сырец Полетаевского месторождения | 23-26 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к керамическим массам для производства керамогранита технического назначения.
Керамогранит технического назначения характеризуется спекшимся черепком и водопоглощением менее 0,1%.
Известна масса для получения керамических изделий (патент РФ № 2162830, МКИ С04В 33/24), включающая в себя, мас.%: каолин 40-42; глина беложгущаяся 9,5-10; кварцевый песок 0,1-13; пегматит 24-25; глинозем 0,1-2; бой фарфоровых изделий 6-7; кварцевый концентрат 3-17,5.
Недостатком данной керамической массы является сложность ее приготовления вследствие многокомпонентности.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является керамическая масса фирмы SACMI, описанная в открытом Руководстве: «From technology through machinery to kilns for SACMI tile. Technological notes on the manufacture of ceramic tiles», 1986, с.VI-12. В состав указанной керамической массы входят следующие компоненты: глина - 20-40 мас.%, полевой шпат 20-40 мас.%, кварцевый песок - 0-10 мас.% и обогащенный каолин - 10-15 мас.%.
Недостатками данного состава являются: высокая себестоимость состава вследствие высокого содержания дорогого обогащенного каолина, а также высокая энергоемкость процесса получения готового изделия вследствие высокой температуры обжига (1215-1220°С).
Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является снижение себестоимости керамической массы и готовых изделий из нее, а также снижение энергоемкости процесса получения готовых изделий за счет применения более доступных и дешевых составляющих компонентов, которые одновременно позволяют снизить температуру обжига.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая керамическая масса для изготовления керамического гранита содержит в своем составе, мас.%: каолин-сырец Полетаевского месторождения 23-26; глину огнеупорную 28-30; полевой шпат 41-44; песок 3-5.
Применение необогащенного каолина-сырца Полетаевского месторождения с пониженным содержанием щелочных оксидов, а также плавня - полевого шпата обеспечивает снижение температуры обжига.
Как известно, каолин-сырец Полетаевского месторождения обладает пониженным содержанием щелочных оксидов (К2О, Na2O), что способствует уменьшению вязкости жидкой фазы и увеличивает ее количество, что в свою очередь ускоряет диффузионные процессы и повышает скорость спекания массы при более низких температурах.
Уменьшение содержания каолина-сырца Полетаевского месторождения менее 23 мас.% требует увеличения содержания кварцевого песка и введения обогащенного каолина, что приведет к увеличению температуры обжига смеси. При увеличении содержания указанного каолина-сырца более 26 мас.% произойдет увеличение содержания свободного кварца и стеклофазы в обожженной массе, что снизит качество готового изделия вследствие повышения вероятности деформации и растрескивания плитки при обжиге.
Испытания различных по составу керамических масс по ГОСТ 6787-2001 на водопоглощение, морозостойкость, механическую прочность, истираемость представлены в таблице.
Анализ приведенных в таблице результатов свидетельствует о том, что заявленный в настоящем изобретении состав керамической массы имеет более низкую температуру обжига по сравнению с прототипом. При этом сохраняются основные технические характеристики материала. Снижение температуры обжига позволяет снизить затраты на энергоресурсы.
Учитывая, что стоимость каолина-сырца Полетаевского месторождения в 5-6 раз меньше стоимости обогащенного каолина, заявленная керамическая смесь имеет более низкую себестоимость.
Таким образом, снижение себестоимости готовой продукции из заявленной керамической массы обусловлено использованием более дешевого каолина-сырца Полетаевского месторождения и уменьшением расхода топливо-энергетических ресурсов в связи со снижением температуры обжига изделий. Кроме того, предложенный состав сырьевых компонентов не требует включения дополнительных добавок, что исключает многокомпонентность керамической массы и упрощает технологию получения готовых изделий, что также позволяет снизить себестоимость получения готовых изделий.
Пример конкретного осуществления.
Для приготовления керамической массы использовался каолин-сырец Полетаевского месторождения по ТУ № 5729-001-21560370 со следующим химическим составом: SiO 2-65%; Al2O3-23%; TiO2 -0,47%; Fe2O3-0,8%; FeO-0,18%; CaO-0,3%; MgO-0,3%; K2O-1,65%; Na2O-0,8%; SO 3 п.п.п.-7,5%.
Глина огнеупорная украинская Веско-Керамик по ТУ У 322-7-00190503-14598 Полевой шпат вишневогорский по ТУ 5726-036-00193861-96
Кварцевый песок Галяминского месторождения (Челябинская область) http://tfgi74.ru/lit_catalog/3452/.
Подготовку массы производят совместным тонким мокрым помолом сырьевых компонентов в шаровой мельнице до остатка 0,95-1,0% на сите № 0063. Влажность шликера 35-36%, текучесть достигается добавлением стандартного разжижителя триполифосфата натрия 0,25%. Готовый шликер под давлением 30 атм подается на сушку в атомизатор, где происходит испарение воды и образование гранул пресспорошка влажностью 5-6%. Выдержанный в течение суток порошок подается на гидравлический пресс, обеспечивающий давление прессования 350-450 кг/см 2. Отпрессованная плитка поступает в сушилку карусельного типа, где сушится до остаточной влажности 0,5%. Затем плитка поступает на обжиг. При движении по глазуровочному конвейеру на лицевую и тыльную поверхности плитки наносят защитное покрытие. Обжиг плитки производят в роликовой газопламенной туннельной печи при максимальной температуре 1200°C. После обжига образцы плитки испытывали по ГОСТ 6787-2001 на водопоглощение, морозостойкость, механическую прочность, истираемость. Результаты представлены в таблице.
Анализ приведенных в таблице результатов свидетельствует о том, что заявленный в настоящем изобретении состав керамической массы имеет более низкую температуру обжига по сравнению с прототипом. При этом сохраняются основные технические характеристики материала. Снижение температуры обжига позволяет снизить затраты на энергоресурсы.
Учитывая, что стоимость каолина-сырца Полетаевского месторождения в 2-3 раза меньше стоимости обогащенного каолина, заявленная керамическая смесь имеет более низкую себестоимость.
Таблица. | |||||||
Состав керамической массы, масс.% | Температура обжига, °С | Водопоглощение, менее % | Морозостойкость, Кол-во циклов | Механическая прочность, МПа | Истираемость г/см 3 | ||
Прототип: | |||||||
Глина огнеупорная | 35 | ||||||
Песок | 10 | 1215 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | |
Каолин обогащенный | 15 | ||||||
Полевой шпат | 40 | ||||||
Заявленные массы: | |||||||
Глина огнеупорная | 28 | ||||||
Песок кварцевый | 5 | 1200 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | |
Каолин-сырец Полета- | |||||||
евского месторожд. | 23 | ||||||
Полевой шпат | 44 | ||||||
Глина огнеупорная | 30 | ||||||
Песок кварцевый | 3 | ||||||
Каолин-сырец Полета- | 1200 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | ||
евского месторожд. | 26 | ||||||
Полевой шпат | 41 | ||||||
Глина огнеупорная | 29 | ||||||
Песок кварцевый | 4 | ||||||
Каолин-сырец Полета- | |||||||
евского месторожд. | 24,5 | 1200 | 0,1 | Более 100 | Не менее 40 | 0,018 | |
Полевой шпат | 42,5 |
Класс C04B33/16 отощающие материалы, например шамот, кварц