сырьевая смесь и способ изготовления стеновых керамических изделий

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий, включающая микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров, отличающаяся тем, что она содержит микрокремнезем и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем	82-88
Просыпь от боя отработанной
угольной футеровки электролизеров	12-18

2. Способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси по п.1, включающий смешивание компонентов, увлажнение смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что увлажнение смеси производят на тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий проводят из полученного гранулята, а обжиг ведут при 1000°С.

Описание изобретения к патенту

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

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая в мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния (80 70) и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров (20 30) [Патент РФ № 2167125, С04В 35/14].

Известный способ изготовления стеновых керамических материалов из сырьевой смеси включает смешивание компонентов в сухом состоянии, увлажнение до 16%, формование образцов методом полусухого прессования, сушку и обжиг при 900°С [Патент РФ № 2167125, С04В 35/14].

Недостатком известной композиции является то, что стеновые материалы, изготовленные на ее основе, обладают относительно низкими показателями прочности и коэффициента конструктивного качества.

Технический результат - повышение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества.

Указанный выше технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления стеновых керамических изделий содержит в качестве сырьевых компонентов микрокремнезем производства кристаллического кремния и просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Микрокремнезем	82-88;
Просыпь от боя отработанной
угольной футеровки электролизеров	12-18.

Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров является крупнотоннажным отходом производства алюминия, образующимся при капитальном ремонте электролизеров. Насыпная плотность отхода - до 760 кг/м³, преобладающий размер частиц - до 1,25 мм.

Предлагаемый способ изготовления стеновых керамических изделий из сырьевой смеси включает смешивание компонентов, увлажнение смеси, формование, сушку и обжиг, отличается тем, что увлажнение смеси производят на тарельчатом грануляторе до формовочной влажности 21%, формование изделий проводят из полученного гранулята, а обжиг ведут при 1000°С.

Химический состав просыпи от дробления отработанной угольной футеровки электролизеров представлен в Патенте РФ № 2167125, С04В 35/14 (мас.%):

SiO₂ - 22,40

Al₂O₃ - 15,01

Fe₂O₃ - 2,05

СаО - 2,60

MgO - 1,58

F - до 15

Na⁺ - до 15

С - до 67

Химический состав микрокремнезема производства кристаллического кремния отражен в Патенте РФ № 2167125, С04В 35/14 (мас.%):

SiO₂ - 90 95

Al₂O₃ - до 0,8

Fe₂O₃ - до 0,8

СаО - до 1,6

MgO - до 1,2

SiC - до 5

С_общ - до 9

K ⁺ - до 0,25

Na⁺ - до 0,06

п.п.п - до 20

Особенности химического состава просыпи от боя угольной футеровки электролизеров (наличие активных плавней и органической составляющей наряду с Al ₂O₃) способствуют интенсификации накопления жидкой фазы и появлению полезных новообразований при обжиге, что приводит к увеличению прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материала.

Обжиг при 1000°С обеспечивает более полное выгорание графитизированной составляющей смеси, что облегчает доступ воздуха в тело изделия и сплавление SiC микрокремнезема со щелочами отработанной угольной футеровки. Разложение в этих условиях карбида кремния с образованием солей кремниевой и угольной кислот способствует формированию высокопрочных минеральных фаз. В совокупности это обуславливает получение керамического материала, который по своим техническим параметрам превосходит характеристики материала из известной композиции.

ПРИМЕР

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

Процесс приготовления смеси включает следующие операции.

Сухие компоненты тщательно перемешивают, затем увлажняют до влажности 21 мас.% на тарельчатом грануляторе.

Из полученного гранулята формуют изделия методом полусухого прессования при давлении прессования 20 МПа.

Затем сырец сушат при температуре 100-110°С и обжигают при температуре 1000°С.

Примеры составов, физико-механические свойства обожженного материала приведены в табл.1 и 2 соответственно.

Таблица 1
Компоненты	Содержание ингредиентов в составе (мас.%)
1	2	3
Микрокремнезем производства кристаллического кремния	88	75	82
Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров	12	15	18

Таблица 2
Показатель	Состав	Известный состав
1	2	3
Температура обжига, °С	1000	1000	1000	900
Средняя плотность, г/см3	1,25	1,23	1,26	1,075-1,200
Прочность при сжатии, МПа	17,4	16,9	17,0	8,2-14,6
Водопоглощение, мас.%	22,6	24,1	23,3	19,1-26,9
Коэффициент размягчения	0,82	0,88	0,89	0,80-0,99
ККК·10 -2, МПа/(кг/м3)	1,39	1,37	1,35	0,76-1,22