початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2266878

СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ БУДІВЕЛЬНОЇ КЕРАМІКИ СВІТЛО-ЖОВТОГО КОЛЬОРУ ТА ЇЇ СКЛАД

Ім'я винахідника: Вакалова Т.В. (RU); Погребенков В.М. (RU); Ревва І.Б.
Ім'я патентовласника: Томський політехнічний університет
Адреса для листування: 634034, Томськ, пр. Леніна, 30, Томський політехнічний університет
Дата початку дії патенту: 2004.02.18

Винахід відноситься до виробництва керамічних матеріалів на основі глинистого сировини і може бути використано, наприклад, для виготовлення лицьової будівельної цегли, черепиці, облицювальної керамічної плитки світло-жовтого кольору з красножгущейся легкоплавких глин. Спосіб виготовлення будівельної кераміки світло-жовтого кольору на основі легкоплавку красножгущейся глини включає приготування мінеральної добавки, змішування добавки з глиною, пластичне формування виробів і випал. Добавку готують по шлікерного методу шляхом подрібнення осветляющего компонента добавки спільно з 8-10% глини від маси осветляющего компонента в кульової млині до залишку на ситі 0088 не більше 2-3% з подальшим введенням в суспензію зміцнюючого тонкодисперсного компонента добавки. Отриманий шликер щільністю 1,70-1,72 г / см ³ змішують з глиною, частина якої попередньо висушують до вологості 6-8%. Отриману керамічну масу гомогенізують і вилежується протягом не менше 24 годин, а випал ведуть при температурі 1020-1030 ° С. Як осветляющего компонента використовують мергель з розміром частинок менше 2 мм з вмістом вапняку не менше 75 мас.%, А в якості зміцнюючого тонкодисперсного компонента - волластонітовий концентрат з розміром частинок менше 0,063 мм з вмістом волластонита не менше 80 мас.%. Технічний результат: підвищення механічної міцності, морозостійкості і декоративних властивостей виробів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до виробництва керамічних матеріалів на основі глинистого сировини і може бути використано, наприклад, для виготовлення лицьової керамічної цегли, черепиці, облицювальної керамічної плитки світло-жовтого кольору з красножгущейся легкоплавких глин.

Відомий спосіб отримання лицьового светлоокрашенная (від кремового до жовтого кольорів) керамічної цегли шляхом комбінування красножгущейся легкоплавку глини і светложгущейся тугоплавкой (або вогнетривкої) глини / Альперович І.А. Виробництво лицьового глиняної цегли. - Оглядова інформація ВНІІЕСМ, М., 1978, С.4-7, с.14-17 /.

Недоліком даного способу є складність досягнення в виробничих умовах високої однорідності керамічної маси, що складається з суміші пластичних компонентів з великою різницею у властивостях. Крім того, не завжди реальне виробництво будівельної кераміки має можливість експлуатації різнорідного глинистого сировини.

Відомий спосіб виготовлення лицьової цегли з красножгущейся глинистого сировини шляхом змішування легкоплавку глини з 15-50 мас.% Доломіту (карбонатна добавка), формування, сушіння та випалювання / Лундіна М.Г. Добавки в шихту при виробництві керамічних стінових матеріалів. Оглядова інформація ВНІІЕСМ, М., 1974, С.70-71 /.

Відомий спосіб отримання лицьової цегли світлих тонів зі звичайних красножгущейся легкоплавких глин методом об'ємного фарбування маси складу (об.%): Глина кембрійських - 45, пісок кварцовий - 20, крейда тонкодісперсний - 35% / Альперович І.А. Нове в технології лицьової керамічної цегли об'ємного фарбування. Будівельні матеріали, 1993, №7, С.5-9 /.

Сутність технології об'ємного фарбування маси за рахунок введення карбонатних добавок (вапняку, крейди, доломітового борошна) в зазначених способах полягає в тонкому подрібненні фарбувальних (осветляющих) добавок в кульової або струменевого млинах сухим способом до фракції, що проходить через сито 0088 в кількості не менше 90% , і ретельному змішуванні отриманого порошку з пластичної гліномассой на ефективному гліноперерабативающем обладнанні / Альперович І.А., Смирнов А.В. Лицьова керамічна цегла об'ємного фарбування в сучасній архітектурі. Будівельні матеріали, 1990, №12, с.4-6 /.

Недоліком зазначених способів є труднощі досягнення в виробничих умовах гомогенного стану при змішуванні порошкоподібної тонкодисперсної добавки з глиною в тістоподібному стані внаслідок різкого розбіжності компонентів по вологості і пластичним властивостям, що обумовлює постійну небезпеку неоднорідності змішування і як наслідок неповноти реакції зв'язування оксиду кальцію, що різко негативно позначається на експлуатаційні властивості виробу, приводячи в деяких випадках навіть до його до руйнування за рахунок гідратації вільного (не вступив в реакцію) оксиду кальцію під час зберігання або при експлуатації виробу в будівельних конструкціях.

Найбільш близьким до пропонованого є склад і спосіб виготовлення лицьової цегли світло-жовтого і кремового кольорів з красножгущейся глин шляхом спільного сухого помелу 15-90 мас.% Легкоплавку глини з карбонатної добавкою в співвідношенні 1: 1-3: 1 до тонкості помелу із залишком на ситі 006 не більше 10% і подальшим змішуванням тонкодисперсного гліністокарбонатного порошку з залишилася глиною / Рибьев І.А., Серьогін А.А., Скрильніков Д.К. Спосіб виготовлення лицьової цегли. А.с. 874710, опубл. 23.10.81, БІ №39 /. Недоліком даного способу є, як і в попередніх випадках, необхідність ретельної гомогенізації суміші зволоженою глини і сухої тонкомолотої глінокарбонатной добавки.

Завданням запропонованого винаходу є підвищення механічної міцності, морозостійкості і декоративних властивостей виробів.

Винахід полягає в активізації процесів структуроутворення і формування забарвлення керамічної маси на основі легкоплавку красножгущейся глини в поєднанні з мінеральною добавкою, що забезпечується сукупністю операцій, які у тому, що мінеральна добавка готується по шлікерного способу шляхом подрібнення осветляющего компонента добавки спільно з 8-10% глини від маси осветляющего компонента добавки в кульової млині до залишку на ситі 0088 не більше 2-3% з подальшим введенням в суспензію зміцнюючого тонкодисперсного компонента добавки, потім отриманий шликер щільністю 1,70-1,72 г / см ³ змішується з глиною, частина якої попередньо висушується до вологості 6-8%, керамічна маса гомогенізується і вилежується протягом не менше 24 годин.

У складі мінеральної добавки в якості осветляющего компонента використовується мергель з розміром частинок менше 2 мм з вмістом вапняку не менше 75%, а в якості зміцнюючого компонента - тонкодисперсний волластонітовий концентрат з розміром частинок менше 0,063 мм з вмістом волластонита не менше 80% при їх співвідношенні в керамічної маси складу (мас.%): легкоплавка глина - 50-60, мергель - 30-35, волластонітовий концентрат - 10-15.

Підготовка мінеральної добавки по шлікерного способу полягає в тонкому помелі мергелю з добавкою глини в кількості 8-10% від маси мергелю в кульової млині мокрим способом до залишку на ситі 0088 не більше 2-3% з подальшим змішуванням суспензії з тонкодисперсним волластонітовим концентратом. Введення глини під час помелу карбонатної складової в кількості 8-10% від маси мергелю необхідно для підвищення седиментаційних стійкості суспензії. Для регулювання в'язкості шликера використовується комплексна разжижающая добавка в кількості 0,3% від маси глини в твердій частині шликера, що представляє суміш рідкого скла щільністю 1,45 г / см ³ і кальцинованої соди в співвідношенні 1: 2.

Добавка мергелю з вмістом вапняку не менше 75% виконує в складі керамічної маси на основі красножгущейся глини функцію цветоформірующего (осветляющего) компонента.

Добавка волластонітового концентрату з вмістом волластонита не менше 80% використовується як зміцнюючий компонент керамічної маси і являє собою продукт збагачення волластонітових порід з розміром частинок менше 0,063 мм.

Вибір мергелистих породи як цветообразующие мінеральної добавки визначається особливостями поведінки карбонату кальцію в комбінаціях з красножгущіміся глинами при випалюванні, що полягають в освітленні керамічної маси за рахунок синтезу нових залізовмісних сполук, що зв'язують фарбувальний оксид заліза в мінерали з безбарвною або малоинтенсивной забарвленням.

Використання добавки мергелю з вмістом кальциту не менше 75% в кількостях менше 30% не забезпечує отримання необхідного світло-жовтого кольору, обумовлюючи кремові і помаранчеві відтінки вироби. Збільшення кількості добавки мергелю більше 35% призводить до збільшення пористості керамічного черепка і необхідності підвищення температури випалу для інтенсифікації процесу спікання.

Вибір волластонітового концентрату в якості зміцнюючого компонента в разі використання вапняків як відбілюючий добавки в технології керамічної цегли викликаний необхідністю підвищення міцності черепка за рахунок армування керамічної матриці. Крім того, застосування волластонита дозволяє вирішити комплекс питань щодо поліпшення якості мас, напівфабрикату і, в кінцевому рахунку, готових виробів. Зокрема, поліпшити сушильні властивості сирцю, знизити усадку, підвищити міцність і морозостійкість готового виробу.

Використання добавки волластонітового концентрату в кількостях менше 10% не забезпечує досягнення необхідного рівня міцності властивостей. Введення добавки більш 15% призводить до погіршення пластичних і формувальних властивостей глінокарбонатних мас за рахунок збільшення частки непластічних компонентів.

Подрібнення мергелистих добавки до крупності менше 0,088 мм мокрим способом необхідно для створення однорідної дрібнозернистої маси, рівномірно розподіленим по всьому об'єму глинистої маси і володіє розвиненою поверхнею контакту з глинистими частинками, що забезпечує максимальну повноту протікання процесів зв'язування оксиду заліза в безбарвні з'єднання.

Вилежування маси в Шихтозапасник протягом не менше 24 годин необхідно для забезпечення повноти протікання масообмінних процесів в системі «глина волога - глина суха - ізвестковолластонітовий шликер», що складаються в перерозподілі частини вільної води, що вноситься з обводненной глинистої породою і шликером, в зв'язаний стан при переході її в гідратів оболонки в міру набухання сухої глини.

приклад:

Вироби з заявляється способу виготовляються за загальноприйнятою технологією виробництва керамічної цегли пластичним формуванням з випалюванням при температурі 1020-1030 ° С.

Як глинистого сировини для керамічної цегли використовується легкоплавка красножгущейся глина воронінських родовища Томської області.

Як карбонатної сировини як однієї зі складових мінеральної добавки використовується мергель Кам'янського родовища Томської області з вмістом власне вапняку не менше 75%.

Як упрочняющей добавки застосовується волластонітовий концентрат як продукт збагачення волластонітсодержащей породи Сінюхінского родовища Алтайського краю, яка представляє собою волластонітдіопсідовое сировину (64,8% волластонита і 26,6% діопсид) з незначними домішками кварцу (3,8%), кальциту (3, 5%) і магнезиту (1,3%).

Доцільність вибору волластонітового концентрату визначається голчастим габітусом його частинок з довжиною голки від 20 до 200 мкм і товщиною від 2 до 10 мкм, що створюють в керамічної матриці просторовий каркас з взаємно переплетених голок і надають тим самим керамічному виробу сталість розмірів і високу міцність. Прожарювання волластонітовой породи при 1000 ° С практично не позначається на зміні форми і геометричних параметрів частинок, що свідчить про термостабильности волластонита до 1000 ° С.

Характеристика сировинних компонентів за хімічним складом наведена в табл.1.

Так як одним з неодмінних умов технології об'ємного фарбування є необхідність тонкого подрібнення фарбувальних добавок в кульової або струменевого млинах до фракції, що проходить через сито 0088 в кількості не менше 97-98%, мергелистих порода піддається операції первинного дроблення в щековой дробарці до проходження через сито з розміром осередку 2 мм і подальшого тонкому помелу в кульової млині мокрим способом з додаванням в якості стабілізатора, що запобігає розшарування суспензії, глини в кількостях 8-10% від твердої частини шликера. Добавка подрібнюється до залишку на ситі №0088 не більше 2-3%.

Продукт подрібнення є шликер щільністю 1,70-1,72 г / см ^3. Для забезпечення рідинних стану карбонатної суспензії вводиться комплексна разжижающая добавка в кількості 0,3% від маси глини в твердій частині шликера, що представляє суміш рідкого скла щільністю 1,45 г / см ³ і кальцинованої соди в співвідношенні 1: 2.

Оскільки технологічна добавка для рівномірності розподілу по всьому об'єму керамічної маси використовується в шлікероподобном стані, то для отримання на виробництві пластичної керамічної маси з формувальної вологістю 19-21% з глин з кар'єрних вологістю, яка часто більш 20-22%, необхідне введення разувлажняющего сировини. Тому підготовка глинистого компонента керамічної маси передбачає сушку частини глини в сушильній барабані до вологості 6-8%, інша необхідна частина глини використовується зі складської (кар'єрних) вологістю.

Дозування всіх компонентів здійснюється ваговим способом. Компонентні склади керамічних мас наведені в табл.2.

Формування цегли-сирцю виробляється традиційним способом. Далі сирець рівномірно висушується в сушилах до вологості 4-6%.

Випал напівфабрикату проводиться при температурі 1020-1030 ° С протягом 36 годин з витримкою при кінцевій температурі не менше 2 годин. Зниження температури випалу менше 1000 ° С не забезпечує повноти протікання процесу спікання і формування структури керамічної цегли, випал при температурах понад 1020-1030 ° С недоцільний з економічних міркувань з огляду на підвищення витрат енергоносія. Властивості обпалених виробів наведені в табл.3.

Шлікерного спосіб підготовки і введення мінеральної добавки забезпечує гомогенне розподіл складових добавки по всьому об'єму керамічної маси і як наслідок повноту протікання реакцій синтезу залізовмісних сполук з безбарвною або малоинтенсивной забарвленням, що забезпечують рівномірний світло-жовтий колір виробів. Використання в складі добавки волластонітового концентрату забезпечує створення в керамічної матриці просторового каркаса з взаємно переплетених голок і надає тим самим керамічному виробу сталість розмірів, високу міцність і морозостійкість.

Спосіб виготовлення будівельної кераміки світло-жовтого кольору і її склад

Таблиця 1 Хімічний склад сировинних компонентів
глина	Зміст оксидів,% мас
	SiO 2		Al 2 О 3		Fe 2 О 3		CaO	MgO		R 2 O		m ПРК
глина воронінських	65,84		14,28		4,76		4,20	2,45		1,51		6,96
мергель Каменський	14,36		4,46		0,73		43,44	1,06		-		35,85
Волластонітовий концентрат	50,11		1,04		1,81		46,09	0,48		0,40		-
Таблиця 2 Компонентний склад керамічних мас
компоненти	Вміст компонентів в складах, мас.%
	1	2		3		позамежні склади
						А			Б		В
глина воронінських	60	55		50		70			65		40
мергель Каменський	30	30		35		25			27,5		40
Волластонітовий концентрат	10	15		15		5			7,5		20

Спосіб виготовлення будівельної кераміки світло-жовтого кольору і її склад

Таблиця 3 Керамічні властивості виробів
показники властивостей	прототип	склади
		1	2	3	позамежні склади
					А	Б	В
Температура випалу, ° С	1020	1020	1020	1020	1020	1020	1020
Водопоглинання,%	11,5-12,2	13,5	13,9	13,9	12,1	12,3	14,3
Межа міцності при стисненні, сж, МПа	22,4-26,6	35,5	36,1	36,3	30,1	30,5	37,3
Морозостійкість, цикли	35	понад 35	понад 35	понад 35	понад 35	понад 35	понад 35
колір черепка	Світло-кремовий	Світло-жовтий	Світло-жовтий	Світло-жовтий	кремовий	кремовий	Світло-жовтий

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб виготовлення будівельної кераміки світло-жовтого кольору на основі легкоплавку красножгущейся глини, до складу якого приготування мінеральної добавки, змішування добавки з глиною, пластичне формування виробів і випал, що відрізняється тим, що добавку готують по шлікерного методу шляхом подрібнення осветляющего компонента добавки спільно з 8- 10% глини від маси осветляющего компонента в кульової млині до залишку на ситі 0088 не більше 2-3% з подальшим введенням в суспензію зміцнюючого тонкодисперсного компонента добавки, потім отриманий шликер щільністю 1,70-1,72 г / см ³ змішують з глиною, частина якої попередньо висушують до вологості 6-8%, отриману керамічну масу гомогенізують і вилежується протягом не менше 24 год, а випал ведуть при температурі 1020-1030 ° с, при цьому в якості осветляющего компонента використовують мергель з розміром частинок менше 2 мм з вмістом вапняку не менше 75 мас.%, а в якості зміцнюючого тонкодисперсного компонента - волластонітовий концентрат з розміром частинок менше 0,063 мм з вмістом волластонита не менше 80 мас.%.

2. Склад для виготовлення будівельної кераміки світло-жовтого кольору на основі легкоплавку красножгущейся глини способом по п.1, що містить легкоплавкую красножгущейся глину і добавку при їх утриманні в керамічної маси, що забезпечує таке співвідношення компонентів, мас.%:

Версія для друку
Дата публікації 18.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів