сырьевая смесь для изготовления керамических изделий

Формула изобретения

Сырьевая смесь для производства керамических изделий, включающая отходы обогащения железных руд, глинистое сырье, отличающаяся тем, что в качестве основного компонента она содержит шламистую часть отходов обогащения железных руд, а в качестве добавки - оксид ванадия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

шламистая часть отходов обогащения железных руд	71-78
глинистое сырье	20-25
оксид ванадия	2-5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изделий стеновой и строительной керамики, в частности кирпича, камней, черепицы, плитки и т.п.

Известна сырьевая смесь для производства керамического кирпича [1], включающая, мас.%:

глинистое сырье	30-35
отходы обогащения железных руд	50-55
стеклобой	15-20

Недостатками указанной сырьевой смеси являются относительно низкая прочность при сжатии изделий на ее основе (8,5-15,1 МПа), а также большой расход природного глинистого сырья.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь для производства керамических стеновых изделий [2], включающая, мас.%:

глинистое сырье	25
отходы обогащения железных руд	69,5
ортофосфат алюминия	5,5

Недостатком указанной сырьевой смеси является низкая механическая прочность (23,2-26,4 МПа) и низкая морозостойкость (20-25 циклов) полученных на ее основе стеновых изделий.

Техническим результатом изобретения является увеличение предела прочности при сжатии, повышение морозостойкости и снижение содержания природного глинистого сырья в смеси.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для производства керамических изделий содержит в качестве компонентов шламистую часть отходов обогащения железных руд, природное глинистое сырье и оксид ванадия (V₂O ₅) при следующем их соотношении, мас.%:

шламистая часть отходов обогащения железных руд	70-78
глинистое сырье	20-25
оксид ванадия	2-5

Преимущества предлагаемой смеси достигаются включением в ее состав оксида ванадия.

В силикатных стеклообразующих системах оксид V₂O ₅ выполняет функцию плавня. Оксид ванадия V₂ O₅ превосходит все другие оксиды элементов со степенью окисления +5 по способности снижения температуры размягчения стекол.

В совокупности введение шламистой части отходов обогащения железных руд и оксида ванадия способствует снижению температуры размягчения щелочных силикатных стекол с повышенным содержанием оксидов железа, что обуславливает повышение прочности при сжатии и морозостойкости изделий при снижении содержания природного глинистого сырья в смеси.

Шламистая часть отходов обогащения железных руд является крупнотоннажным тонкодисперсным отходом основного производства железорудных обогатительных фабрик со средним размером частиц 15-18 мкм и насыпной плотностью 1,4-1,6 г/см³. Химический состав, мас.%: SiO₂ - 33,23-34,99; CaO - 14,97-23,83; MgO - 5,59-11,88; Al₂ O₃ - 8,99-9,80; Fe₂O₃ - 17,21-19,69; TiO₂ - 0,34-0,36; MnO - 0,59-1,36; Na₂O - 0,40-0,42; K₂O - 0,75-0,86. Потери при прокаливании отходов - до 38%.

Технологическим преимуществом использования шламистой части отходов является отсутствие необходимости их измельчения, а также сочетание в составе добавки алюмосиликатной и железистой составляющих. Последнее в совокупности с оксидом ванадия обеспечивает комплексное воздействие на структурообразование материала в процессе термообработки.

Пример

Для приготовления сырьевой смеси используют природное глинистое сырье, шламистую часть отходов обогащения железных руд и оксид ванадия (V₂O₅). Компоненты смешивают в сухом состоянии, увлажняют до влажности 8-10% и гранулируют до получения пресс-порошка с преобладающим размером гранул 1-3 мм. Изделия стеновой и строительной керамики прессуют из полученного пресс-порошка при удельном давлении 15-25 МПа, сушат в течение 10-16 часов при максимальной температуре 100-110°С, а затем обжигают при максимальной температуре 1050°С. Выдержка при 1050°С должна быть не менее 1,5 часа.

В таблице 1 приведены составы сырьевых смесей, а в таблице 2 - физико-механические показатели изделий.

Таблица 1
Компонент	Содержание компонентов, мас.%
Предлагаемый состав	Известный состав
1	2	3
Отходы обогащения железных руд	78	71	75	69,5
Глинистое сырье	20	25	20	25
Оксид ванадия	2	4	5	-
Ортофосфат алюминия	-	-	-	5,5

Таблица 2
Свойства	Показатели для состава
Предлагаемый состав	Известный состав
1	2	3
Прочность при сжатии, МПа	21,7	65,1	127,6	23,2-26,4
Водопоглощение, %	15,07	10,31	7,59	17,2
Средняя плотность, г/см3	1,927	2,074	2,259	1,73
Морозостойкость, цикл	50	105	125	25