Шихта для изготовления керамического кирпича

Шихта для изготовления керамического кирпича

Реферат

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных материалов, например, для лицевого кирпича.

Известна керамическая масса, включающая в мас.% 60…80 кембрийской глины, а в качестве отощителя и порообразующей добавки 20-40% нефтезагрязненного балластного щебня (RU №2243183, С04В 33/00, опубл. 27.12.2004, бюл. №36). Недостатком указанного состава является высокая теплопроводность кирпича.

Известна также керамическая шихта из сырьевой смеси, включающей глину и отощитель - гранулированный шлак, смешанный с отработанным минеральным маслом в соотношении 1:10, полученную смесь добавляют к глине в количестве 20 мас.% (RU №2283194, С09В 3/00, С04В 33/02, С04В 33/132, опубл. 10.09.2006, бюл. №25). Недостатком указанного состава является высокая теплопроводность кирпича.

Наиболее близкой к предлагаемому составу является керамическая шихта для изготовления кирпича, содержащая, об.%: древесные опилки с размером частиц до 10 мм 4-8, гранулированный шлак металлургического производства 7-13, отходы производства минераловатных плит 4-8, суглинок и/или глина - остальное (RU №2052417, С04В 33/00, С04В 33/02, опубл. 20.01.1996).

Недостатком указанного состава является также высокая теплопроводность кирпича.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение коэффициента теплопроводности кирпича с одновременной утилизацией промышленных отходов.

Поставленная задача достигается тем, что в шихте для изготовления керамического кирпича, содержащей глину, гранулированный доменный шлак, порообразующий компонент, в качестве порообразующего компонента использован тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1% при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком

на сите №008 не более 1% 15…20

Гранулированный доменный шлак 20…25

Глина остальное.

Изобретение заключается в снижении теплопроводности керамического кирпича на основе кембрийской глины в сочетании с тонкомолотым боем ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1% и используемым в качестве отощителя гранулированным доменным шлаком.

Технический результат достигается тем, что низкоосновные гидросиликаты боя ячеистого бетона с размером частиц менее 0,008 мм при обжиге переходят в волластонит и удаляется химически связанная вода, что создает дополнительную систему микропор.

Кроме того, применение гранулированного доменного шлака попутно позволяет решить комплекс вопросов по улучшению качества масс, полуфабриката, оптимизации технологического процесса и, в конечном счете, готовых изделий. В частности, улучшить сушильные свойства сырца, снизить усадку.

Пример конкретного выполнения

Изделия изготавливаются по общепринятой технологии производства керамического лицевого кирпича пластическим формованием с обжигом при температуре плюс 980-1000°С. В качестве глинистого сырья для керамического кирпича используется легкоплавкая красножгущаяся кембрийская глина месторождения Красный Бор (см. таблицу 1).

Таблица 1
Химический состав кембрийской глины, мас.%
SiO2	TiO2+Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	К2О	SO3	П.п.п.
62,83	17,29	6,64	1,24	2,73	4,5	0,54	4,26

В качестве порообразующей добавки используется пенобетон автоклавного твердения плотностью 500 кг/м³ более чем на 80%, состоящий из низкоосновных гидросиликатов, измельченный в шаровой мельнице до остатка на сите №008 не более 1%.

Использование тонкомолотого боя ячеистого бетона с размером частиц более 0,008 мм уменьшает коэффициент теплопроводности керамического кирпича за счет образования дополнительной системы микропор при обжиге. В качестве отощителя используется гранулированный доменный шлак. При выплавке чугуна и стали образуется около тонны гранулированного доменного шлака на каждую тонну металла. При быстром охлаждении (грануляции) в шлаке присутствует стекло, содержание которого достигает 80% по массе и более. В кристаллической составляющей присутствует геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты Са и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaO-SiO₂ и небольшое количество соединений железа и марганца. Химический состав Череповецкого шлака представлен в таблице 2.

Таблица 2
Химический состав череповецкого шлака, мас.%
SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MnO	MgO
41,92	6,6	0,33	44,8	0,9	2,38

Образцы кирпича, отформованные вручную в формах размером 100*100*20 мм, сушили при температуре плюс 100°С до влажности 4-6% и обжигали при максимальной температуре плюс 1000°С с выдержкой не менее 1 часа.

После обжига определялся коэффициент теплопроводности черепка по ГОСТ 7076-99. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3
Состав керамической шихты	Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/м°С
Прототип:	об.%
древесные опилки с размером частиц до 10 мм	4-8
гранулированный шлак металлургического производства	7-13	0,281
отходы производства минераловатных плит	4-8
суглинок и/или глина	остальное
мас.%
Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008	15
Гранулированный доменный шлак	25	0,238
Глина кембрийская	60
мас.%
Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008	17
Гранулированный доменный шлак	23	0,235
Глина кембрийская	60
мас.%
Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008	20
Гранулированный доменный шлак	20	0,240
Глина кембрийская	60

Механизм действия тонкомолотого боя ячеистого бетона с размером частиц менее 0,008 мм состоит в том, что при обжиге низкоосновные гидросиликаты переходят в волластонит и дополнительно выкристаллизовываются из гранулированного шлака новые фазы окерманит и геленит переходящие в мелилит, низкоосновные гидросиликаты переходят в волластонит и удаляется химически связанная вода, что создает дополнительную систему микропор и приводит к усложнению структуры, образуются новые соединения с высокой молярной массой, имеющие более низкие значения коэффициента теплопроводности. Все вместе взятое приводит к снижению теплопроводности керамического кирпича.

Анализ результатов, приведенных в таблице 3, свидетельствует о том, что введение в состав керамической шихты в качестве отощителя гранулированного доменного шлака в сочетании с порообразующей добавкой тонкомолотого боя ячеистого бетона с размером частиц менее 0,008 мм приводит к снижению коэффициента теплопроводности по сравнению с прототипом на 15%.

При использовании в качестве отощителя гранулированного доменного шлака наблюдается попутный эффект снижения усадки и повышения трещиностойкости образцов при сушке, что приводит к оптимизации технологического процесса.

К тому же отпадает необходимость складирования отходов, таких как доменный шлак, бой пенобетона, на полигонах, что освобождает земли под сельскохозяйственные угодья, снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду и благоприятно сказывается на экологической обстановке в регионе.

Шихта для изготовления керамического кирпича, содержащая глину, гранулированный доменный шлак и порообразующий компонент, отличающаяся тем, что в качестве порообразующего компонента использован тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите № 008 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком
на сите № 008 не более 1%	15-20
Гранулированный доменный шлак	20-25
Глина	Остальное