КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА

КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2272798 (13) C2

(51) МПК
C04B 33/00 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.03.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004117222/03 
(22) Дата подачи заявки: 2004.06.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.06.07 
(43) Дата публикации заявки: 2005.11.20 
(45) Опубликовано: 2006.03.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 694474 A1, 30.10.1979.

RU 2024462 С1, 15.12.1994.

RU 2099306 С1, 20.12.1997.

SU 617432 А1, 30.07.1978. 

RU 2099307 C1, 20.12.1997.

SU 814964 A1, 23.03.1981. 

SU 1203071 A1, 07.01.1986. 
(72) Имя изобретателя: Соколов Эдуард Михайлович (RU); Васин Сергей Александрович (RU); Соколовский Виктор Владимирович (RU); Мишунина Галина Евгеньевна (RU); Васин Леонид Александрович (RU); Горбачева Марксина Ивановна (RU) 
(73) Имя патентообладателя: ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ТулГУ) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 300600, г.Тула, пр. Ленина, 92, ТулГУ, патентно-лицензионный сектор 

(54) КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА
Изобретение относится к области строительства и может найти применение для изготовления стеновых изделий, в том числе и лицевых (кирпичей, камней). Технический результат: повышение прочности обожженной керамики и создание архитектурной выразительности за счет исключения выцветов и обеспечения на поверхности микроблестящих точек. Керамическая масса включает суглинок тяжелый, глину с повышенным содержанием сульфатных и сульфитных примесей (более 2 мас.% в пересчете на ион SO3 -2) и мелкодисперсный тугоплавкий отход производства - слюдосодержащий кварцевый песок - отход угледобычи, фракции 0-0,315 мм, с содержанием пылевидной фракции 0-0,14 мм 35-50 мас.%. при следующем соотношении компонентов, мас.%: суглинок тяжелый 72-80, указанная глина 10-17, указанный кварцевый песок 10-11, причем указанный кварцевый песок содержит 95-98 мас.% кварца и 0,5-3 мас.% слюды. 3 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области строительства и может найти применение для изготовления стеновых изделий, в том числе и лицевых (кирпичей, камней).

Известен состав керамической массы, включающий глинистое сырье, содержащее сульфатные и сульфитные примеси типа: Na2SO4, CaSO4 и др., например FeS-пирит), и содержащее, мас.%:

- Активизированный кремнезем в виде коллоидного высокодисперсного материала - 10-20; 
- Глинистое сырье, содержащее сульфатные и сульфитные примеси - остальное. 


(см. Мороз И.И. Технология строительной керамики: Учеб. пособие для вузов - 3-е изд. перераб. и доп. - Киев: Вища школа. Головное издательство, 1980 - 384 с. Конкретно с.143 внизу и с.144 вверху).

Наряду с достоинствами состава исключаются высолы за счет химического связывания солей в нерастворимые силикаты, например:

CaSO4+SiO2=CaSiO3 +SO3 

MgSO4+SiO2=MgSiO3+SiO 3 имеются и недостатки:

1. Недостаточная архитектурная выразительность керамических изделий - серый оттенок на красном тоне кирпича, т.к. коллоидный активный кремнезем типа диатомита, трепела имеет серый или темно-серый оттенок.

2. Коллоидный кремнезем резко снижает трещиностойкость при сушке, т.к. уменьшается водопроводящая структура при испарении влаги в процессе сушки.

3. Активизированный кремнезем относится к числу дефицитных материалов.

Наиболее близкий состав керамической массы по технической сущности и качественному содержанию приведен в Авт.свид. СССР №694474, МПК3 С 04 В, опубл. 30.10.79, Бюл. №40 и содержащий компоненты при следующем их соотношении, мас.%:

- Мелкодисперсный тугоплавкий отход производства (зола-унос) - 60-69. 
- Суглинок тяжелый - 25-30. 
- Глина, содержащая повышенное количество сульфатных и 
сульфитных примесей (более 2% в пересчете на ион SO3 -2) - 6-10. 


Такая глина согласно ОСТ 21-78-88 относится к некондиционной, но несмотря на это многие заводы вынуждены вводить в состав формовочной массы такие глины (дополнительно к суглинкам), т.к. обладают в 1,5-2 раза выше прочностью в сравнении с суглинками, на основе которых изготавливается стеновая керамика.

Наряду с достоинствами способа (утилизируется зола-унос, повышенная прочность кирпича-сырца) имеются и недостатки, лимитирующие применение керамических изделий в качестве лицевого кирпича, конкретно:

1. Низкая архитектурная выразительность, т.е. наличие дефектов: "мушки", выцветов (за счет сульфатных солей и пирита) и серый оттенок, т.к. зола-унос в соответствие с ГОСТ 6133-84 "Камни бетонные стеновые" относится к пигменту серого цвета.

2. Недостаточная прочность при сжатии обожженного кирпича 129-270 кгс/см2, что лимитирует получение кирпича с пустотностью 40% и выше с маркой по прочности не менее M100, M125.

Задача изобретения - повысить прочность обожженной керамики и архитектурную выразительность за счет исключения выцветов и обеспечения на поверхности микроблестящих точек.

Поставленная задача достигается тем, что керамическая масса, включающая суглинок тяжелый, глину с повышенным содержанием сульфатных и сульфитных примесей - более 2 мас.% в пересчете на ион SO3 -2 и мелкодисперсный тугоплавкий отход производства, в качестве мелкодисперсного тугоплавкого отхода производства содержит слюдосодержащий кварцевый песок - отход угледобычи, фракции менее 0-0,315 мм, с содержанием пылевидной фракции 0-0,14 мм 35-50 мас.% при следующем соотношении всех компонентов, мас.%:

суглинок тяжелый 72-80 
указанная глина 10-17 
указанный кварцевый песок 10-11, 


причем указанный кварцевый песок содержит 95-98 мас.% кварца и 0,5-3 мас.% слюды.

Характеристика компонентов, участвующих в реализации задачи

1. Глинистое сырье.:

1.1. Кукуйская глина (Тульская обл.) имеет темно-серый цвет, а после обжига кремовый. Среднепластичная, полукислая, малочувствительная к сушке. Легкоплавкая - огнеупорность 1250-1270°С. При температуре обжига 950-980°С приобретает высокую прочность 42-46 МПа. Последнее и служит основной причиной применять такую некондиционную глину в качестве добавки к суглинкам, имеющим прочность в 2 раза ниже. По количеству серосодержащих примесей не отвечает требованиям ОСТ 21-78-88.

1.2. Суглинок Новомосковский (Тульской обл.). Цвет желтый, а в обожженном виде имеет светло-красный цвет и прочность образцов на их основе 17-23 МПа (температура обжига - 1000-1050°С). Сырье кислое, легкоплавкое (температура огнеупорности - 1250°С). Является умеренно пластичным (Ч.П=12,6-12,7), высокочувствительным к сушке (низкая трещиностойкость). Является неспекающимся до 1250°С.

В таблице 1 приведен химический состав глинистого сырья. Для сопоставления приведены аналогичные показатели глинистого сырья, принятых в известном составе (прототипе). 

Таблица 1

Химический состав глинистого сырья предлагаемого и известного составов. 
№ п/п Химический состав (оксиды) Требования ОСТ 21-78-88 по химсоставу Для предлагаемого состава Для прототипа 
Глина Кукуйская Суглинок Новомосковский Глина Айнабулакская Суглинок Бурундитский 
Содержание: 
- Al2О 3, >7 21,45 11,64 14,44 15,5 
- Fe2O3+FeO, <14 5,3 4,00 4,83 4,86 
- CaO+MgO, <20 3,39 4,4 4,54 11,34 
- сульфат и сульфитсодержащие 
примеси в пересчете на ион SO 3 -2, <2 3,19 следы 2,49 0,19 
- Na2O+K 2O, 
- SiO2, <7 2,26 3,14 2,36 4,88 
- Потери при <85 52,7 72,28 59,02 57,06 
прокаливании 7,36 4,35 12,32 6,17 
Влажность исходная 15-18 16-18 - 6-13 


1.3. Слюдосодержащий мелкодисперсный кварцевый песок. Цвет белый или светло-желтый. Насыпная плотность (сухого) 1510-1515 кг/м3. Фракционный состав: 0-0,14 мм (кварцевая пыль) - 35-50 мас%; 0,14-0,315 мм - 50-65 мас.%. Карьерная влажность 5-7%. Тугоплавкий - температура плавления 1700-1710°С. Минералогический состав включает: кварц (SiO2) - 95-98 мас.%; слюда - 0,5-3 мас.%; гематит Fe2O3, карбонаты, органика - остальное.

Примеры реализация предлагаемого состава керамической массы.

Пример 1. Суглинок Новомосковский и глину Кукуйского карьера предварительно сушили, измельчили и просеяли через сито с диаметром 2 мм.

Мелкодисперсный слюдосодержащий кварцевый песок просеяли через сито с диаметром 0,315 мм, чтобы задержать инородные включения.

Сухие порошкообразные компоненты дозировали по массе в соотношении, приведенном в таблице 2.

Однородную смесь порошков увлажнили водой до 20% влажности и приготовили пластическое тесто, которое пропустили через лабораторные вальцы с зазором 2 мм и поместили в целлофановый герметически закрытый мешок (для сохранения влажности), с последующим вылеживанием в течение двух суток. Из приготовленного теста формовали образцы - кубы размером 7,07?7,07?7,07 см, извлекли на перфорированный поддон, а затем сушили и обжигали соответственно при максимальной температуре 75±2°С и 1000°С. После обжига образцы изделий испытывали на прочность при сжатии и визуально архитектурную выразительность.

Данные испытаний свойств приведены в таблице 2 и 3.

Таблица 2

Состав керамической массы 
№ п/п Компоненты сухой массы, мас.% Номера опытных масс керамики 
Прототип 
1 2 3 4 5 6 7 8 
1 Суглинок тяжелый 70,0 72 76 80 81,5 84 30 25 
2 Глина, содержащая 
сульфатные примеси (более 2 мас% в пересчете на SO 3 -2) 18,5 17 13,5 10 9,5 8 10 6 
3 Мелкодисперсный 
тугоплавкий отход 
производства: 
3.1 - Зола ТЭС; - - - - - - 60 62 
3.2 - Слюдосодержащий 
кварцевый песок с 11.5 11 10,5 10 9 8 - - 
фракцией 0-0,315 мм. 
Таблица 3

Свойства образцов керамики 
№ п/п Свойства Ед. изм. Номера опытных масс керамики. Состав, мас% 
Прототип 
1 2 3 4 5 6 7 8 
1 Предел прочности МПа 34,2 32,5 28,8 28,0 25,1 15,6 27,2 12,9 
при сжатии 
2 Архитектурный 
вид: 
2.1 Наличие выцветов - есть нет нет нет нет нет есть есть 
(высолов), 
2.2 Цвет - Абрикос Светло-красный 
с серым 
оттенком 
2.3 Наличие блестящих 
золотистых - Есть Нет 
точек. 


Анализ результатов реализации задачи

1. Как видно из таблице 3, керамические массы составов №1 и №6 являются запредельными, т.к. изделия из состава №1 имеют на поверхности выцветы, следовательно, отношение массы кварцевого песка 11,5 мас. % к массе сульфатсодержащей глины 18,5 мас.% недостаточно. Состав №6 обеспечивает прочность 15,6 МПа, что находится в пределе прочности прототипа, а также не позволяет получить высокопустотный лицевой кирпич (пустотность 42%) марки по прочности не менее M100.

2. Прочность образцов изделий из смесей состава №2, 3, 4, 5 превышает прочность образцов прототипа на 5,3-12,2 МПа.

3. Изделия не имеют выцветов, "мушки" и приобретают ярко выраженный светло-оранжевый цвет - цвет спелых абрикосов, причем с блестящими золотистыми микроточками на поверхности. Что способствует повышению архитектурной выразительности лицевой керамики.

Физико-химическая сущность достижения поставленной цели объясняется следующим:

В составе мелкодисперсного кварцевого песка кристаллической структуры содержится 35-50 мас.% пылевидного кварца (SiO2), который при обжиге керамики способен вступать в реакцию с известью, освободившейся в процессе разложения ангидрита (CaSO4), сульфата натрия (Na2SO4) и пирита (FeS), образуя нерастворимые в воде силикаты кальция, натрия, фаялит (FeSiO 3).

Например:

CaSO4=CaO+SO3 

CaO+SiO2=CaSiO3

FeS+SiO 2+2O2=FeSiO3+SO3

В составе же керамической массы прототипа известь (СаО), освободившаяся от разложения сульфатов, вступает в реакцию с углекислым кальцием (СО2), содержащимся в продуктах горения зоны обжига печи, т.е. карбонизируется в белые пятна, причем этот процесс продолжается и за пределами печи или вступает в реакцию с газом SO2, содержащимся в продуктах горения, т.е. идет обратный процесс образования нерастворимых сульфатов, особенно если в зоне обжига печи поддерживается небольшое давление. Газы SO 2 образуются от разложения пирита, содержащегося в глине, т.е. на поверхности образуется ангидрит.

Таким образом, в предлагаемом составе пылевидный кварц вступает в реакцию подобно коллоидному.

Образование силикатов CaSiO3, фаялита FeSiO3 способствуют увеличению в составе керамики: стеклофазы, а следовательно, и повышению прочности, а также исключается возможность образования выцветов. Заметим, что в составе аналога в этом процессе участвует коллоидный кремнезем. Присутствующие в составе кварцевого песка микрочастицы слюды выполняют двойную роль, конкретно:

- При температуре 900-950°С эти частицы вспучиваются, уплотняя керамический черенок и благодаря сплавлению с минералами керамики увеличивают прочность.

- Вспученные микрочастицы слюды приобретают золотистый цвет, образуя на поверхности керамики золотистые блестящие микроточки размером менее 0,3 мм, что положительно сказывается на архитектурной выразительности керамики.

- Микродисперсный - кварцевый песок, имея белый или светло-желтый цвет, также положительно влияет на архитектурный вид. Экономические преимущества в сравнении с прототипом заключаются в следующем:

1. Кварцевый песок, вводимый в состав массы, несмотря на микродисперсность, не обладает свойством пыления, и тем более, что он имеет влажность 5-6%, а зола-унос из циклонов, применяемая в составе керамики прототипа, требует мощных вентиляционных систем для обеспыливания помещений цеха.

Кроме того, для отбора золы-уноса из циклонов требуются специальные установки и транспортируется такая зола пневмотранспортом или в цементовозах, или бумажных мешках, а кварцевый песок (навалом), причем любым транспортом (автосамосвалы или в платформах). Отсюда применение кварцевого песка в сравнении с золой обходится в 2 раза дешевле. 

2. Впервые микродисперсные пески Подмосковного угольного бассейна предлагается утилизировать в составе лицевой керамики. Ранее (80-е годы) их могли применять только для производства стеклянной тары. Таких заводов в Тульской области нет. Поэтому предлагаемое изобретение направлено и на утилизацию песков, которые тысячами тонн скопились в открытых буроугольных разрезах.

3. На основе предлагаемого состава керамики можно изготовлять и лицевой кирпич, который реализуется по цене в 1,3-1,5 раза дороже в сравнении с кирпичом прототипа.

Таким образом, прибыль от рекомендуемого состава керамики на 20-25% выше в сравнении с известным составом прототипа.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Керамическая масса, включающая суглинок тяжелый, глину с повышенным содержанием сульфатных и сульфитных примесей более 2 мас.% в пересчете на ион SO3 -2 и мелкодисперсный тугоплавкий отход производства, отличающаяся тем, что вводят в качестве мелкодисперсного тугоплавкого отхода производства слюдосодержащий кварцевый песок - отход угледобычи фракции 0-0,315 мм с содержанием пылевидной фракции 0-0,14мм 35-50 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суглинок тяжелый 72-80 
Указанная глина 10-17 
Указанный кварцевый песок 10-11 


причем указанный кварцевый песок содержит 95-98 мас.% кварца и 0,5-3 мас.% слюды.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru