сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, включающая кремнеземистый и алюмосиликатный компоненты, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кремнеземистого компонента микрокремнезем в виде пылевидных отходов производства кристаллического кремния, а в качестве алюмосиликатного компонента - глиежи при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глиежи - 23 - 41

Микрокремнезем - 77 - 59

2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий приготовление шихты, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что изделия обжигают при 900 - 950^oC и после обжига помещают во влажную среду.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления стеновых изделий.

Известна сырьевая смесь для изготовления керамических изделий, включающая отводы производства ферросилиция, суглинок и химическую добавку [1]. Однако изделия из предложенной массы характеризуются высокой средней плотностью, а следовательно, ухудшенными теплозащитными свойствами.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая, мас.%: 60...85% золы сухого отбора Томь-Усинской ГРЭС и 40...15% тонкодисперсных отходов ферросилиция [2] . Недостатком указанной смеси является относительно низкая прочность обожженных изделий.

Изобретением решается задача повышения прочности обожженных изделий.

Технический результат достигается тем, что в сырьевой смеси в качестве кремнеземистой пыли используется микрокремнезем производства кристаллического кремния, а в качестве алюмосиликатного компонента - глиежи при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глиежи - 23-41

Микрокремнезем производства кристаллического кремния - 77-59

Микрокремнезем производства кристаллического кремния представляет собой многотоннажный отход, большая часть которого в настоящее время не находит себе какого-либо рационального применения. Удельная поверхность микрокремнезема - более 25 тыс.см²/г.

Преимущественный размер частиц этого отхода составляет 0,1...3 мкм. По существующей технологической схеме микрокремнезем осаждается в электрофильтрах системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния, после чего удаляется в виде водной суспензии в шламохранилища.

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является аморфным материалом и имеет следующий химический состав, мас.%:

SiO₂ - 90 - 95

Al₂O₃ - До 0,8

Fe₂O₃ - До 0,8

CaO - До 1,6

MgO - До 1,2

K⁺ - До 0,25

Na⁺ - До 0,06

SiC - До 5

Сообщ. - До 9

п.п.п. - До 20

Высокая удельная поверхность и аморфное состояние микрокремнезема обуславливают его высокую химическую активность и снижение температур реакций, протекающих при обжиге. Выгорание углерода, содержащегося в отходе, обеспечивает дополнительную поризацию черепка и снижение расхода топлива на обжиг.

Глиежи - природные горелые породы, образующиеся в результате самообжига угленосных пород в естественных условиях в течение длительного времени. Глиежи, обладая высоким содержанием дегидратированной глинистой составляющей, почти не имеют стекловидной фазы и углистых примесей.

Химический состав глиежей Кодинского месторождения, мас.%

SiO₂ - 63,6

Al₂O₃ - 18,4

Fe₂O₃ - 7,2

CaO - 2,3

MgO - 1,9

SO₃ - 0,13

TiO₂ - 0,84

Na₂O - 1,43

K₂O - 3,7

п.п.п. - 0,5

- 100

Растворимый Al₂O₃ - 3,7

Частично разложившаяся и разупорядоченная структура глиежей, а также высокое содержание в них растворимых щелочей, оксидов алюминия, железа обуславливают активное взаимодействие глиежей и микрокремнезема с образованием силикатного расплава и формированием прочного керамического черепка.

Известен способ изготовления керамических изделий, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг изделий [1]. Однако изделия, изготовленные по этому способу, имеют относительно высокую среднюю плотность и ухудшенные теплозащитные характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ [2], включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг изделий при 1000^oC. Недостатками указанного способа являются повышенные затраты на обжиг и низкая прочность обожженных изделий.

Технический результат достигается тем, что изделия, изготовленные из предлагаемой смеси, обжигают при 900...950^oC и помещают во влажную среду.

Пример 1.

Для приготовления сырьевой смеси используют микрокремнезем производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода и глиежи Кодинского месторождения.

Измельченные до размера частиц менее 1 мм глиежи смешивают с микрокремнеземом, после чего вводят воду в количестве, необходимом для получения шихты влажностью 16%. Содержание ингредиентов (в мас.%) в предлагаемых составах приведено в табл. 1 (составы N 1, 2, 3, см. в конце описания). Из полученной шихты методом полусухого прессования при давлении прессования 25 МПа формуют образцы-цилиндры диаметром 40 мм, которые высушивают при 100...110^oC до постоянной массы и обжигают при 1000^oC.

Для обожженных изделий определяют среднюю плотность, водопоглощение, прочность при сжатии и рассчитывают коэффициент конструктивного качества.

Применение предлагаемой сырьевой смеси позволяет повысить прочность обожженных изделий в 2,1...2,7 раза при сохранении значений средней плотности.

Конкретные значения оцениваемых параметров по п. 1. приведены в табл. 1

Пример 2.

Изделия, изготовленные по п. 1, высушивают при 100...110^oC до постоянной массы и обжигают при 900...950^oC. После обжига образцы увлажняют путем выдерживания в воде в течение суток.

Для обожженных изделий определяют среднюю плотность, водопоглощение, прочность при сжатии сухих и выдержанных в течение суток в воде изделий.

Увлажнение обожженного материала приводит к гидратации низкоосновных минералов, образовавшихся в процессе обжига наряду с традиционной керамической составляющей, что в свою очередь обеспечивает дополнительный прирост прочности изделий при увлажнении.

Конкретные значения оцениваемых параметров по п. 2 приведены в табл. 2 (см. в конце описания).

Предлагаемый способ обеспечивает повышение прочности изделий в 1,5...3,1 раза.

Список источников информации

1. А.с. 1310366, МКИ C 04 B 33/100 - 1987. - N 18.

2. Пак Н.В., Артемова Л.М., Макаров В.Я., Школьников П.В. Производство золокерамического камня и блоков из золы Томь-Усинской ГРЭС // Энергетическое строительство. - 1990. - 3. - с. 38.