сырьевая композиция для керамических изделий и способ ее изготовления

Формула изобретения

1. Сырьевая композиция для производства керамических изделий, которая содержит глинистое сырье и минеральные добавки, отличающаяся тем, что как сырье используют пластическую глину (огнеупорную и тугоплавкую) и каолин, а как минеральные добавки (отощающие и плавни) используют полевой шпат, песок, а также доломит, и/или мел, и/или магнезит, и/или нефелин, и/или воластонит, и/или тальк, и/или пегматит при таком соотношении вышеуказанных компонентов в композиции, чтобы обеспечить следующую массовую часть, на сухое вещество, основных химических веществ в композиции, %:

оксид кремния (SiO2)	60,0-80,0
оксид алюминия (Аl2О3)	10,0-30,0
оксид железа (Fе2О3)	0,1-2,0
оксид титана (TiO2)	0,1-2,0
оксид кальция (СаО)	0,01-6,0
оксид магния (MgO)	0,01-6,0
оксид калия (К 2О)	0,5-3,0
оксид натрия (Na2O)	0,2-5,0,

при этом каменистых включений, размером в поперечнике больше 4 мм, не больше 20-30% в общей массе композиций.

2. Способ изготовления сырьевой композиции для производства керамических изделий, который включает загрузку каждого компонента сырьевой композиции в отдельный приемный бункер и последующее механическое смешивание этих компонентов, отличающийся тем, что из приемного бункера каждый сырьевой компонент подается к ленточному экстрактору через бункер-питатель или непосредственно подается на весы непрерывного действия, с помощью которых производится дозирование, дальше компоненты послойно поступают на серию ленточных конвейеров, где в процессе пересыпания с конвейера на конвейер происходит предварительное смешивание, отдозированные компоненты керамической смеси принимаются на ленточный конвейер и подаются через приемный лоток на реверсивный конвейер, на котором осуществляется выравнивание смеси по поперечному сечению лотка, а также равномерное разделение потока смеси на две части с целью возможности изменения производительности оборудования линии 20-200 т/ч, а также эксплуатации одной линии при проведении ремонтных или перенастраиваемых работ, каждый из потоков смеси с помощью пересыпного устройства направляется в смесители с фильтрующими решетками, в смесителе смесь при необходимости доувлажняется, перемешивается и выгружается на реверсивные конвейеры узла распределения потока шихты, а после этого из узла распределения потока шихты смесь с помощью ленточных конвейеров подается в пресс-грануляторы, при этом в пресс-грануляторах производится окончательное доувлажнение смеси до требуемой влажности, окончательное перемешивание и перетирание смеси, продавливание массы через решетку с отверстиями 30 и 50 мм и порезка гранул длиной 30-60 мм, доувлажнение смеси производится в автоматическом режиме, а отформованные гранулы с помощью ленточных конвейеров подаются на ленточный конвейер узла отправки готовой композиции заказчику, например в полувагоны, при этом отбор пробы композиции для определения химического состава проводят на этапе подачи каждого компонента сырья на ленточный конвейер и/или на этапе подачи шихты к штабелю готовой продукции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительной керамики и может быть использовано для производства керамических изделий различного назначения.

Ближайшей к предлагаемой сырьевой композиции по технической сути и эффекту, что достигается, есть сырьевая смесь, которая состоит из глинистого сырья, добавки, при этом как глинистое сырье используют суглинок с содержанием кальцита и доломита 20-25%, как добавки - уплотненный микрокремнезем с насыпным весом до 0,5 т/м³, таловый пек и щелочной эмульгатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: закарбонизованный суглинок 84-89,3; уплотненный микрокремнезем 10-14,8; таловый пек 0,6-1; щелочной эмульгатор 0,1-0,2 [1].

Недостатком указанной смеси является ограниченность ее использования для изготовления различных видов керамических изделий.

Задача изобретения состоит в разработке такой сырьевой композиции для изготовления керамических изделий, которая бы позволяла путем подбора составляющих частей материалов в композиции обеспечивать получение сырья для изготовления как можно большей номенклатуры керамических изделий.

Поставленная задача решается в сырьевой композиции для производства керамических изделий, которая содержит глинистое сырье и минеральные добавки соответственно изобретению, как сырье используют пластическую глину (огнеупорную и тугоплавкую) и каолин, как минеральные добавки (отощающие и плавни) используют полевой шпат, песок, а также доломит, и/или мел, и/или магнезит, и/или нефелин, и/или воластонит, и/или тальк, и/или пегматит, при таком соотношении вышеуказанных компонентов в композиции, чтобы обеспечить следующую массовую долю, на сухое вещество, основных химических веществ в композиции, в %: оксид кремния (SiO₂) 60,0-80,0; оксид алюминия (Аl₂ О₃) 10,0-30,0; оксид железа (Fе₂О₃ ) 0,1-2,0; оксид титана (TiO₂) 0,1-2,0; оксид кальция (СаО) 0,01-6,0; оксид магния (MgO) 0,01-6,0; оксид калия (К ₂О) 0,5-3,0; оксид натрия (Na₂O) 0,2-5,0. При этом каменистых включений размером в поперечнике больше 4 мм не больше 20-30%% в общей массе композиций.

Известный способ изготовления сырьевой композиции, при котором загружают каждый компонент сырья в отдельный приемный бункер с последующим механическим смешиванием этих компонентов [2].

Недостатком этого способа есть то, что технологический процесс смешивания осуществляется на отдельных установках без проведения выходного контроля химического состава композиции, при этом уменьшается производительность самого процесса смешивания и снижается качество получаемого продукта, который используется для изготовления керамических изделий.

Задача изобретения состоит в разработке способа изготовления сырьевой композиции для керамических изделий, который позволяет путем введения новых технологический операция, объединенных в единый беспрерывный процесс, обеспечить большую его производительность и качество получаемого сырья.

Поставленная задача решается в способе изготовления сырьевой композиции для керамических изделий, который состоит в загрузке каждого компонента сырьевой композиции в отдельный приемный бункер с последующим механическим смешиванием этих компонентов соответственно изобретению. Из приемного бункера каждый сырьевой компонент подается к ленточным экстракторам через бункер-питатель или непосредственно на весы непрерывного действия, с помощью которых производится дозирование. Далее материал послойно поступает на серию ленточных конвейеров, где в процессе пересыпания с конвейера на конвейер происходит предварительное смешивание. Отдозированные компоненты керамической смеси принимаются на ленточный конвейер и подаются через приемный лоток на реверсивный конвейер, на котором происходит выравнивание смеси по поперечному сечению лотка, а также равномерное разделение потока смеси на две части. Каждый из потоков смеси с помощью пересыпного устройства направляется в смесители с фильтрующими решетками. В смесителе смесь доувлажняется, перемешивается и выгружается на реверсивные конвейеры узла распределения потока шихты. После этого производят отбор пробы композиции для определения ее химического состава. С узла распределения потока шихты смесь с помощью ленточных конвейеров подается в пресс-грануляторы. Цель разделения потока смеси на две части:

1. Возможность изменять производительность оборудования линии 20-200 т/час.

2. Эксплуатация одной линии при проведении ремонтных или перенастраиваемых работ.

В пресс-грануляторах производится окончательное доувлажнение смеси до требуемой влажности, окончательное перемешивание и перетирание смеси, продавливание массы через решетку с отверстиями 30 и 50 мм и порезка гранул длиной 30-60 мм. Доувлажнение смеси производится в автоматическом режиме, а отформованные гранулы с помощью ленточных конвейеров подаются на ленточный конвейер узла загрузки готовой продукции заказчику, например в полувагоны. Отбор пробы композиции для определения ее химического состава проводят на этапе подачи каждого компонента сырья на ленточный конвейер и/или на этапе подачи шихты до штабеля готовой продукции.

Как сырьевой материал для получения композита используются разные группы минералов, которые отличаются гранулометрическим составом, твердостью, пластичностью. В основу технологического процесса заложены связующие способности пластичных (глинистых) материалов, благодаря которым связываются каменистые (отощающие) материалы в однородную смесь или массу. Для каждого отдельного вида сырьевых компонентов предъявляются особые требования по качеству соответственно нормам того или другого вида керамического изделия.

К основным группам минералов, применяемых в производстве, можно отнести:

- пластичные (огнеупорные и тугоплавкие) глины по ТУ У 14.2-23354002-001: 2005; ТУ У 14.2-23354002-002: 2005;

- каолины отечественного и импортного производства по действующим сертификатам, пригодные для использования в данном производстве;

- дробленые полевые шпаты отечественного и импортного производства по действующим сертификатам, пригодные для использования в данном производстве;

- пески по ГОСТ 7031-75 отечественного производства по действующим сертификатам или другие по действующей документации пригодные для использования в данном производстве.

Соотношение содержания исходных компонентов в массе зависит от химического и минералогического состава, физических свойств каждого материала и требований к готовому продукту.

Основные характеристики сырьевых материалов, используемых в производстве, приведены ниже.

1. Пластичные глины являются основным сырьевым материалом в керамической массе, которые обеспечивают: светлый оттенок в процессе обжига, связующую способность и пластичность массы, улучшают седиментационную устойчивость качества шликера, обеспечивают необходимую прочность полуфабриката.

2. Каолины представляют собой огнеупорные материалы из-за высокого содержания оксида алюминия. Присутствие каолина в массе увеличивает белизну изделий и способствует образованию муллита в процессе обжига, что обеспечивает высокую механическую прочность готовых изделий.

3. Полевые шпаты, как плавни, в процессе обжига способствуют образованию стекловидной фазы, которая оказывает большое влияние на свойства керамического черепка и уплотняет керамический черепок. Существует два основных вида полевых шпатов: калиевый и натриевый. В данном производстве применяются оба вида дробленных полевых шпатов в целях регулирования калиевого модуля.

4. Кварцевые материалы (песок) представляют собой осадочную породу, образовавшуюся в природе в результате разрушения горных пород, содержащих кварц. Кварц, выполняет функцию каркаса керамической плитки, так как имеет высокую температуру плавления, а также является составляющей фазой при образовании муллита.

5. В состав керамической массы в небольших количествах могут входить другие компоненты. В их число входят: доломит, магнезит, нефелин, волластонит и тальк. Они выполняют роль плавней, ускоряющих процессы структурообразования керамического черепка, протекающие при обжиге, а также могут улучшать другие свойства плитки, такие как устойчивость к загрязнению, механическая прочность, термическое расширение. Основные составы смесей могут быть представлены, например, как:

1. Керамические композиты специально разработаны для производства плитки типа «керамический гранит неглазурованный» (Gres porcellanato). Для данного типа плитки соотношение вышеуказанных компонентов в композиции выбрано с таким расчетом, чтобы обеспечить следующую массовую долю на сухое вещество основных химических веществ в композиции в %: оксид кремния (SiO₂), например, не больше 70,0; оксид алюминия (Аl₂O₃), например, не меньше 19,0; оксид железа (Fе₂О₃ ), например, не больше 0,6; оксид титана (TiO₂), например, не больше 0,9; оксид кальция (СаО), например, не больше 0,01; оксид магния (MgO), например, не больше 0,01; оксид калия (К ₂О), например, не меньше 0,7; оксид натрия (Na₂ O), например, не меньше 3,9.

2. Керамические композиты специально разработаны для производства плитки для пола (monocottura). Для данного типа плитки соотношение вышеуказанных компонентов в композиции выбрано с таким расчетом, чтобы обеспечить следующую массовую долю на сухое вещество основных химических веществ в композиции в %: оксид кремния (SiO₂), например, не больше 70,0; оксид алюминия (Аl₂О₃), например, не меньше 17,0; оксид железа (Fе₂О₃), например, не больше 1,3; оксид титана (TiO₂), например, не больше 1,5; оксид кальция (СаО), например, не больше 1,4; оксид магния (MgO), например, не меньше 0,3; оксид калия (К₂О), например, не меньше 1,6; оксид натрия (Nа₂О), например, не меньше 0,3.

3. Керамические композиты специально разработаны для производства плитки типа «керамический гранит глазурованный» (Gres porcellanato smaltato). Для данного типа плитки соотношение вышеуказанных компонентов в композиции выбрано с таким расчетом, чтобы обеспечить следующую массовую долю на сухое вещество основных химических веществ в композиции в %: оксид кремния (SiO₂), например, не больше 75,0; оксид алюминия (Аl₂О₃), например, не меньше 16,0; оксид железа (Fе₂О₃), например, не больше 0,6; оксид титана (TiO₂), например, не больше 0,7; оксид кальция (СаО), например, не больше 0,01; оксид магния (MgO), например, не больше 0,01; оксид калия (К₂О), например, не меньше 0,9; оксид натрия (Na₂O), например, не меньше 3,8.

4. Керамические композиты специально разработаны для производства плитки двукратного обжига для внутренней облицовки стен. Для данного типа плитки соотношение вышеуказанных компонентов в композиции выбрано с таким расчетом, чтобы обеспечить следующую массовую долю на сухое вещество основных химических веществ в композиции в %: оксид кремния (SiO₂), например, не больше 67,0; оксид алюминия (Аl₂О₃), например, не меньше 13,0; оксид железа (Fе₂О₃ ), например, не больше 1,5; оксид титана (ТiO₂), например, не больше 1,0; оксид кальция (СаО), например, не больше 5,0; оксид магния (MgO), например, не меньше 2,0; оксид калия (К ₂О), например, не меньше 1,8; оксид натрия (Na₂ O), например, не меньше 0,6.

Заявленная сырьевая композиция производится заявленным способом на установке, схема которой с основными элементами приведена в иллюстрированных материалах к изобретению.

Вышеуказанная установка состоит из приемных бункеров 1, 2, 3, 5, 6, 7, бункеров-питателей 13, 14, 15, ленточных экстракторов 9, 10, 11, 16, 17, 18, ленточных конвейеров 19, 20, 24, 28, 26, 29, 27, 31, 33, 34, 35, 36, реверсивного конвейера 21, смесителей 22, 23, пресс-грануляторов 26, 30, узла загрузки, например, в полувагоны 37.

Процесс изготовления сырьевой композиции на вышеуказанной установке осуществляется следующим образом. От каждой партии поступившего сырья в момент разгрузки отбирается средняя проба для проведения проверочных испытаний.

Сырьевые материалы со склада загружают в приемные бункеры 1, 2, 3, 5, 6, 7 автопогрузчиком равномерно по всей ширине бункера. Из бункера материал бункерами-питателями 13, 14, 15 и ленточными экстракторами 9, 10, 11, 16, 17, 18 подается на весы непрерывного действия, с помощью которых производится дозирование. Далее материал послойно поступает на серию ленточных конвейеров 19, 20, где в процессе пересыпания с конвейера на конвейер происходит предварительное смешивание.

Отдозированные компоненты керамической смеси принимаются на ленточный конвейер и подаются на реверсивный конвейер 21. Реверсивный конвейер оборудован приемным лотком, бильным валом (на схеме не показан), предназначенным для выравнивания смеси по поперечному сечению лотка, а также устройством для равномерного разделения потока смеси на две части.

Каждый из потоков смеси с помощью пересыпного устройства направляется в смесители 22, 23 с фильтрующими решетками (на схеме не показаны). В смесителе смесь доувлажняется, перемешивается и выгружается на реверсивные конвейеры узла распределения потока шихты. Из узла распределения потока шихты смесь с помощью ленточных конвейеров 24, 28, 25, 29 подается в пресс-грануляторы 26, 30. В пресс-грануляторах производится окончательное доувлажнение смеси до требуемой влажности, например 1-2%, или без доувлажнения, окончательное перемешивание и перетирание смеси, продавливание массы через решетку с отверстиями 30 и 50 мм и порезка гранул длиной 30-60 мм. Доувлажнение смеси производится в автоматическом режиме. Отформованные гранулы с помощью ленточных конвейеров 27, 31, 33, 34, 35, 36 подаются на ленточный конвейер узла загрузки полувагонов 37.

Отбор проб для проведения приемочного и/или сдаточного контроля для определения в композиционной смеси массовой доли оксида кремния (SiO₂), оксида алюминия (Аl₂О₃ ), оксида железа (Fe₂O₃), оксида титана (ТiO₂), оксида кальция (СаО), оксида магния (MgO), оксида калия (К₂О), оксида натрия (Na₂O) проводят на этапе подачи каждого компонента сырья и/или на этапе подачи шихты к штабелю готовой продукции соответственно требованиям государственных нормативных документов, а именно ДСТУ 3305.3-96 (для SiO₂), ДСТУ 3305.4-96 (для (Аl₂О ₃), ДСТУ 3305.5-96 (для Fе₂O₃), ДСТУ 3305.6-96 (для ТiO₂), ДСТУ 3305.7-96 (для СаО), ДСТУ 3305.8-96 (для MgO), ДСТУ 3305.11-96 (для К₂О и Na ₂O). Массовую долю каменистых включений определяют по ГОСТ 1928677.

По заказу потребителя возможна отгрузка композита без увлажнения и гранулирования.

Источники информации

1. RU 2269501.

2. Нагибин Г.В. Технология строительной керамики. - М.: Высш. Школа, - 1975. - 280 с.