СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ПЕСКА И КЕРАМИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ПЕСКА И КЕРАМИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ


RU (11) 2135431 (13) C1

(51) 6 C04B35/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.08.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 98121269/03 
(22) Дата подачи заявки: 1998.12.01 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.12.01 
(45) Опубликовано: 1999.08.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2064910 C1, 10.08.96. RU 2041182 C1, 09.08.95. RU 2096376 C1, 20.11.97. SU 1790567 A3, 23.01.93. SU 537981 A, 24.03.77. SU 556122 A, 17.05.77. WO 85/00035 A1, 03.01.85. DE 376398 A1, 30.05.34. Глуховский В.Д. Грунтосиликаты, - Киев. Госстойиздат УССР, 1959, с.77 - 83, 123. 
(71) Имя заявителя: Айвазов Михаил Ильич 
(72) Имя изобретателя: Айвазов М.И.; Щукина З.А. 
(73) Имя патентообладателя: Айвазов Михаил Ильич 
(98) Адрес для переписки: 109117, Москва, Волгоградский пр-т, д.91, кв.55, Айвазову Михаилу Ильичу 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ПЕСКА И КЕРАМИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ 

Изобретение относится к изготовлению керамических строительных изделий - облицовочного и строительного кирпича и плиток. Сущность изобретения: сырьевая смесь содержит, мас.%: молотый песок 30 - 60, вяжущее вещество, в качестве которого используют известково-натриевый полевой шпат, или доусенит, или нефелин в сочетании с боратом или галогенидом натрия при их соотношении 0,5:1,5 - 1:1 5 - 10, наполнитель 3 - 15, немолотый кварцевый песок - остальное. Часть песка и вяжущее вещество подвергают тонкому помолу, смешивают с немолотым песком, увлажняют в зависимости от соотношения фракций песка до 7 - 10%, брикетируют на поддонах при давлении 7 - 15 МПа, сушат при 250 - 300oC в течение 70 мин, обжигают при 900 - 1000°С в течение 90 мин. Изобретение позволяет достигать высокой гомогенизации сырьевой смеси при следующих физико-химических показателях изделий: влагопоглощение 2 - 8%, морозостойкость 65 - 150 циклов, предел прочности на сжатие 69 - 111 МПа, предел прочности на изгиб 23 - 42 МПа, износостойкость 0,1 - 0,32 г/см2, химическая устойчивость 98,32 - 99,51%, теплопроводность 0,59 - 0,7 Вт/мК. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к классу керамических строительных материалов и может быть использовано при производстве стеновых изделий, в частности облицовочного и строительного кирпича, плиток широкого использования, тротуарных и химически устойчивых плит.

При производстве новых строительных материалов определяющими критериями становятся низкая энергоемкость, простота аппаратурного оформления, доступность сырьевых материалов и экологическая чистота производства материалов. Поставленная задача частично решена в (1 - 3), где в качестве вяжущего вещества используется кремнеземистая суспензия, разбавленное жидкое стекло (0,1% водный раствор) и смесь жидкого стекла с едким натром. Использование кремнеземистой суспензии сопряжено с мокрым помолом SiO2 в слабом щелочном растворе (pH 8,5), что снижает эффективность технологии и не позволяет достигать в изделиях высоких физико-механических свойств. В [2] достигнуты относительно высокие физико-механические свойства в связи с тем, что в сырьевую массу дополнительно, на ряду с разбавленным жидким стеклом вводят фторид натрия и Al2O3. В [3] в качестве вяжущего вещества используется едкий натр в сочетании с жидким стеклом. В сырьевую массу наряду с песком в качестве наполнителя вводят CaO, концентрация которого меняется в пределах 5 - 10 весовых процентов. Достигнуты высокие физико-механические свойства в строительной керамике (кирпич) сжатия 50 - 120 МПа, изгиба 25 - 70 МПа.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ изготовления керамических изделий [3] (блоков, плит, кирпича), включающий приготовление сырьевой смеси путем смешивания исходных компонентов: кварцевый песок 70 - 85 мас.%, оксид кальция 5 - 10 мас.%, едкий натр 5 - 10 мас.% и жидкое стекло с удельным весом 1,3 - 1,35 г/см3 5 - 10 мас.%.

Недостатком [3] является неудовлетворительная гомогенизация сырьевой массы в присутствии жидкого стекла, что приводит к неоднозначности полученных физико-механических и химических свойств.

Задачей изобретения является достижение высокой гомогенизации сырьевой массы при производстве строительной керамики.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от [3] сырьевая масса состоит в основном из природного песка, содержание которого может достигнуть до 95 мас. %. В зависимости от функционального назначения керамики в массу вводятся наполнители: стеклобой любой марки, перлит, абсидан, отходы черной и цветной металлургии, двухкальциевый силикат, доломит, полевой шпат, продукты сжигания производственного мусора. Гомогенизация сырьевой массы достигается при совместном помоле компонентов в вибромельнице. Увлажнение проводится водой, после чего масса пропускается через двухвальный шнековый смеситель непрерывного действия. Сырьевая смесь содержит в качестве вяжущего вещества известково-натриевый полевой шпат, или доусенит, или нефелин в сочетании с боратом или галогенидом натрия при их соотношении от 0,5 : 1,5 до 1 : 1. Взаимодействие указанных соединений при температуре 250oC создают щелочную среду с pH 8 - 10, которая способствует при взаимодействии с природным песком формированию кремниевых кислот, что в свою очередь придает изделию высокие физико-механические свойства. Керамические изделия отличаются тем, что сырьевая смесь дополнительно содержит пигмент в количестве от 0,1 до 5% сверх 100% от массы сырьевой смеси, что химическая устойчивость изделия составляет 98,32 - 99,51%, что изделие обладает высокой морозостойкостью 65 - 150 циклов при водопоглощении 2,5 - 8%, при этом механические свойства, сж составляет 69 - 110 МПа, изг 20 - 42 МПа, а износостойкость меняется в пределах от 0,1 до 0,32 г/см2.

Способ изготовления строительной керамики включает следующие технологические этапы: просев исходных компонентов через вибросито, измельчение части кварцевого песка вибромельницей, перемешивание исходных компонентов в смесителе принудительного действия, увлажнение смеси, брикетирование, сушку и обжиг.

Способ приготовления кирпичей, плиток широкого использования, тротуарных и химически устойчивых плит отличается тем, что производится совместный помол вяжущей композиции и части песка после вибросита, достижения удельной поверхности смеси 4000 - 7000 см2/г, перемешивания в соответствующих мас.% молотой смеси с немолотым песком (размером частиц не более 3 мм) и наполнителем. Сырьевая масса увлажняется водой в мешалке принудительного действия, масса брикетируется при удельных давлениях 7 - 15 МПа. Влажность брикетов составляет 7 - 10%. Отформованные заготовки сушатся при температуре 250 - 300oC в течение 75 мин, далее обжигаются при температуре 900 - 1000oC в течение 90 мин.

Состав сырьевой массы, мас.%:

Молотый песок - 30 - 60

Вяжущее вещество - 5 - 10

Наполнитель - 3 - 15

Немолотый песок - остальное

дополнительно сверхстехиометрии в сырьевую массу вводится пигмент в концентрационном интервале 0,1 - 5 мас.%. В качестве пигментов используются оксиды, карбонаты, щавелевокислые соединения меди, кобальта, марганца и никеля, а также отходы цветной металлургии.

Вяжущее вещество состоит из смеси следующих компонентов: известково-натриевый полевой шпат и галогенид натрия в соотношении 1 : 1, нефелин и борид натрия в соотношении 0,5 : 1,5; доусенит и галогенид натрия в соотношении 0,8 : 1,2.

Конкретные примеры приведены в таблицах 1 и 2. В таблице 1 приведены составы сырьевых масс и вяжущих веществ (I, II, III). В таблице 2 приведены результаты испытаний физических свойств, морозостойкости, влагопоглощения кирпичей и плиток, а также коэффициенты износа и химическая устойчивость изделий.

Химическая устойчивость изделий определяется по потере веса образца при исследовании кинетики взаимодействия с агрессивными средами, в частности с разбавленными и концентрированными кислотами.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Трубицин М.А., Немец И.И. и др. Производство безобжиговых материалов на основе кремнеземистых вяжущих суспензий. Строительные материалы, п. 1, 1993, стр. 5.

2. Айвазов М. И., Щукина З.А. и др. Патент СССР C 04 B 35/14, 1790567, 23.01.93 г.

3. Айвазов М. И. , Крифукс О.В. и др. Патент РФ C 04 B 35/00, 35/14, 2064910, 10.08.96 г. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Керамическое изделие, преимущественно кирпич облицовочный, плитки широкого использования и тротуарные плиты, выполненное из сырьевой смеси, включающей кварцевый песок, вяжущее вещество и наполнитель, отличающееся тем, что сырьевая смесь содержит в качестве вяжущего вещества известково-натриевый полевой шпат, или доусенит, или нефелин в сочетании с боратом или галогенидом натрия при их соотношении 0,5 : 1,5 - 1 : 1 и следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

Молотый песок - 30 - 60

Вяжущее вещество - 5 - 10

Наполнитель - 3 - 15

Немолотый кварцевый песок - Остальное

2. Керамическое изделие по п.1, отличающееся тем, что сырьевая смесь дополнительно содержит пигмент в количестве 0,1 - 5,0% сверх 100% от массы сырьевой смеси.

3. Керамическое изделие по п.1 или 2, отличающееся тем, что химическая устойчивость изделия 98,32 - 99,51%.

4. Керамическое изделие по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что изделие обладает высокой морозостойкостью: 65 - 150 циклов при водопоглощении 2,5 - 8,0%.

5. Керамическое изделие по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что изделие обладает высокими механическими свойствами, сж составляет 69 - 110 МПа, изг составляет 20 - 42 МПа, при этом износостойкость меняется от 0,1 до 0,32 г/см2.

6. Способ изготовления керамических изделий, преимущественно кирпича облицовочного, плиток широкого использования и тротуарных плит, включающий приготовления сырьевой смеси путем измельчения кварцевого песка и перемешивания компонентов сырьевой смеси, содержащей кварцевый песок, вяжущее вещество и наполнитель, увлажнение смеси, прессование заготовок при давлении 7 - 15 МПа, сушку при 250 - 300oС и обжиг при 900 - 1000oС, отличающийся тем, что перед измельчением к части кварцевого песка добавляют вяжущее вещество - известково-натриевый полевой шпат, или доусенит, или нефелин в сочетании с боратом или галогенидом натрия при их соотношении от 0,5 : 1,5 до 1 : 1, проводят совместное измельчение кварцевого песка и вяжущего вещества до удельной поверхности 4000 - 7000 см2/г при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Молотый кварцевый песок - 30 - 60

Вяжущее вещество - 5 - 10

Наполнитель - 3 - 15

Немолотый кварцевый песок - Остальное