КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛИНКЕРНОГО КИРПИЧА

Название	КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛИНКЕРНОГО КИРПИЧА
Разработчик (Авторы)	Кара-сал Борис Комбуй-оолович, Котельников Валерий Ильич, Молдурушку Маргарита Очур-ооловна, Серен Шораан Владимирович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2549641
Дата регистрации	11.02.2014
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение науки Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов Сибирского отделения Российской академии наук (ТувИКОПР СО РАН)
Область применения (класс МПК)	C04B 33/132 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к составам масс для получения клинкерного кирпича.

Известна керамическая масса для изготовления керамических изделий, включающая глинистую мергель (в мас.%) - 75-85, цеолитсодержащую глину - 5-15 и стеклобой - 3-10 (Патент РФ №2210554). Недостатком данной глины является то, что изделия на ее основе имеют высокое водопоглощение и обладают незначительной прочностью на изгиб. Несмотря на присутствие плавня (стеклобоя) до 10%, изделия отличаются повышенным водопоглощением.

Другая керамическая масса (патент РФ №2176223), содержащая 25-60% легкоплавкой глины и 40-75% цеолитсодержащей глины смешанного минерального состава с размером частиц менее 1 мм, после обжига при температуре 1050°C не позволяет получить керамические изделия с водопоглощением менее 1%, удовлетворяющие требованиям ГОСТа.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой является масса для изготовления керамических материалов, включающая глину - 70-90% и хвосты извлечения кобальтового концентрата - 10-30% (Патент РФ №2250205). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе после обжига имеют высокое водопоглощение (8,2-10,0%).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение водопоглощения и повышение прочности.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича, включающая цеолитсодержащую породу и наполни гели, отличается тем, что в качестве наполнителя она содержит хвосты извлечения кобальтового концентрата при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: цеолитсодержащая порода - 80-60, хвосты извлечения кобальтового концентрата - 20-40.

Цеолитсодержащая порода имеет красно-коричневый цвет, объемная масса - 1680 кг/м³, плотность - 2700 кг/м³, огнеупорность - 1160°C. В минералогический состав входят клиноптилолит (30-34%), монтмориллонит (8-10%), кварц (12-18%), ортоклаз (28-32%), гетит (6-8%), кальцит (4-6%) и вулканическое стекло (7-9%). Химический состав цеолитсодержащей породы приведен в таблице 1.

В качестве наполнителя приняты попутные продукты извлечения кобальтового концентрата, представляющие собой тонкоизмельченный порошок серого цвета. Объемная насыпная масса - 920 кг/м³, плотность - 2720 кг/м³. Огнеупорность - 1200°C. В минералогический состав входят ортоклаз, кварц, глинистые минералы, железистые соединения и карбонаты. Химический состав включает следующие оксиды, мас.%: SiO₂ - 32,79; Al₂O₃ - 9,33; Fe₂O₃ - 10,00; CaO - 15,47; MgO - 12,01; K₂O - 0,90; Na₂O - 1,40; п.п.п. - 17,80.

Из научной и технической литературы, а также из известного перечня информации заявителем не обнаружены технические решения с применением цеолитсодержащей породы и хвостов извлечения кобальтового концентрата или с аналогичными наполнителями подобного химического состава.

В рассматриваемой керамической массе измельченные и увлажненные частицы клиноптилолита и монтмориллонита выступают в качестве пластической составляющей между твердыми частицами, обеспечивая плотную упаковку последних при формовании путем прессования.

Химическое взаимодействие основных составляющих (клиноптилолита, монтмориллонита и ортоклаза) цеолитсодержащей породы при термической обработке, при указанной совокупности оксидов с продуктами разложения глинистых минералов и других компонентов, присутствующих в «хвостах», обуславливает более раннее протекание реакций в твердой фазе с образованием новых соединений типа морденита, железистых шпинелей, кристобалита, анортита, герценита, волластонита и муллитонодобной фазы, а также образованием большого количества жидкой железосодержащей фазы за счет взаимодействия оксидов щелочных и щелочноземельных элементов с оксидами кремнезема, алюминия, железа и вулканического стекла. Поскольку жидкая фаза практически является связующим и цементирующим веществом между твердыми частицами, заполняющим межзерновые пустоты, снижая пористость черепка, то образование ее в большом количестве (более 50%), чем в известных составах при конечной рабочей температуре обжига, обуславливает получение керамическою материала более плотной структуры, что снижает водопоглощение и повышает прочность изделий.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, по мнению заявителя, отвечает критерию «существенных отличий», приобретает новые свойства, заключающиеся в получении керамического материала более плотной структуры, обуславливающей высокую прочность и низкое водопоглощение изделий.

Пример конкретного выполнения

Приготовление массы осуществляют шликерным способом при одновременном помоле сырьевых материалов в шаровых мельницах до конечного остатка на сите №0063 не более 3%. Обезвоживание шликера производят в башенной распылительной сушилке и получают пресс-порошок с влажностью 6-8%. Прессование изделий размерами 200×100×50 мм (образцы-ромбики) производится при удельном давлении 40 МПа. Опрессованные и высушенные изделия сушат и обжигают однократным способом при температуре 1100°C.

Шихтовый состав масс и свойства обожженных изделий приведены в таблицах 2 и 3.

Результаты испытаний показали эффективность введения тонкоизмельченных хвостов извлечения кобальтового концентрата в количестве 20-40%. При добавке 10% предлагаемых хвостов в состав №1 водопоглощение изделий не удовлетворяет требованиям. При увеличении содержания цеолитсодержащей породы более 40% (состав V), наблюдается деформация изделий с расплавлением острых углов и граней. По сравнению с прототипом водопоглощение полученных изделий из предлагаемой массы - менее чем в 10-12 раз.

В результате интенсивного спекания указанной массы образованная жидкая фаза заполняет все межзерновые пустоты черепка и способствует значительному уплотнению материала с уменьшением водопоглощения, а кристаллические новообразования, такие как кристобалит, анортит, герценит, железистые шпинели и муллитоподобная фаза, обеспечивают высокую механическую прочность изделий.

Применение предлагаемой керамической массы позволяет получить керамический клинкерный кирпич с малым водопоглощением и высокой прочностью с расширением сырьевой базы.

Формула изобретения

Керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича, включающая цеолитсодержащую породу и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит хвосты извлечения кобальтового концентрата, характеризующиеся объемной массой 920 кг/м³, плотностью 2720 кг/м³, огнеупорностью 1200°C, минералогическим составом, включающим ортоклаз, кварц, глинистые минералы, железистые соединения и карбонаты, химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ - 32,72; Al₂O₃ - 9,33; Fe₂O₃ - 10,00; CaO - 15,47; MgO - 12,01; R₂O - 2,30; п.п.п. - 17,80, при следующем соотношении компонентов массы, мас.%:

Изобретение "КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛИНКЕРНОГО КИРПИЧА" (Кара-сал Борис Комбуй-оолович, Котельников Валерий Ильич, Молдурушку Маргарита Очур-ооловна, Серен Шораан Владимирович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога