RU2532933C1 - Raw material mixture for production of ashceramic products - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: raw material mixture for the production of building ashceramic products contains TPP ash, clay, liquid glass and carbon soot with the following ratio of components, wt %: TPP ash 50.0-60.0; clay - 32.0 - 45.5; liquid glass - 4.0-6.0; carbon soot - 0.5-2.0.

EFFECT: increase of physical and mechanical characteristics and reduction of the products burning temperature.

1 tbl

Description

Изобретение относится к составам сырьевой смеси для производства строительных золокерамических изделий, например золокерамических кирпичей или крупноформатных камней, которые могут быть использованы для возведения несущих стен и перегородок промышленных и жилых зданий.The invention relates to compositions of the raw material mixture for the production of building ceramic-gold products, for example ceramic-ceramic bricks or large-format stones, which can be used for the construction of load-bearing walls and partitions of industrial and residential buildings.

Из уровня техники известна шихта для изготовления кирпича (1. RU патент №2183208, опубликовано 10.06.2002, МПК⁷ C04B 33/00, C04B 38/06), содержащая следующие компоненты, масс.%: зола ТЭЦ, измельченный бой кирпича или измельченный отвальный шлак 0,5-10,0, опилки и/или уголь с крупностью частиц не более 5 мм 0,5-15,0, гранулированный доменный шлак 0,1-6,9, глина и/или суглинок - остальное. Кирпич, изготовленный по традиционной технологии и по составу, указанному в (1), имеет максимальную прочность при сжатии 39 МПа и максимальную прочность при изгибе 5,0 МПа - см. таблицу 2 в (1). Недостатком известного технического решения (1) является получение из заявляемой смеси кирпича с низким пределом прочности при сжатии и при изгибе. Кроме того, шихта для кирпича по (1) содержит глины или суглинки более 80%, а золы ТЭЦ около 10% - таблица 1 в (1), что не позволяет в больших объемах утилизировать отходы производства.The charge for making bricks is known from the prior art (1. RU patent No. 2183208, published 10.06.2002, IPC ⁷ C04B 33/00, C04B 38/06), containing the following components, wt.%: Ash of thermal power plants, crushed brick fight or crushed dump slag 0.5-10.0, sawdust and / or coal with a particle size of not more than 5 mm 0.5-15.0, granulated blast furnace slag 0.1-6.9, clay and / or loam - the rest. Brick made by traditional technology and the composition specified in (1) has a maximum compressive strength of 39 MPa and a maximum bending strength of 5.0 MPa - see table 2 in (1). A disadvantage of the known technical solution (1) is the preparation of a brick with a low tensile strength in compression and bending from the inventive mixture. In addition, the charge for bricks according to (1) contains clay or loam more than 80%, and the ash of the thermal power station is about 10% - table 1 in (1), which does not allow the large-scale disposal of production waste.

Из уровня техники известна сырьевая смесь (2. RU патент №2304123, опубликовано 10.08.2007, МПК C04B 33/135), содержащая следующие компоненты, масс.%: зола ТЭС 50-60; каустический магнезит 5-7, глина 30-40, керамический бой 3-5. Известная сырьевая смесь (2) содержит в большом количестве золу ТЭС до 60% и глину до 40%, при этом изделия, изготовленные по (2), имеют прочность при сжатии 40-50 МПа. Недостатком является низкая прочность при сжатии изделий, изготовленных по составам, представленным в таблице аналога (2).The raw material mixture is known from the prior art (2. RU patent No. 2304123, published on 08/10/2007, IPC C04B 33/135) containing the following components, wt.%: Ash TPP 50-60; caustic magnesite 5-7, clay 30-40, ceramic battle 3-5. The known raw material mixture (2) contains in large quantities ash TPP up to 60% and clay up to 40%, while products made according to (2) have a compressive strength of 40-50 MPa. The disadvantage is the low compressive strength of products made according to the compositions presented in the analogue table (2).

Из уровня техники известна сырьевая смесь для строительной керамики, которая взята за прототип (3. RU патент №2326852, опубликовано 20.06.2008, МПК C04B 33/138), включающая следующие компоненты, масс.%: зола ТЭС - 40,0-50,0; глина - 40,0-50,0; едкий натр - 2,0-4,0; молотый граншлак силикомарганца - 6,0-8,0. Сырьевая смесь (3) содержит в большом количестве золу ТЭС 40-50% и глину 40-50%, при этом изделия, изготовленные по составам, представленным в таблице прототипа (3), имеют показатели прочности при сжатии 45±5 МПа. Недостатком прототипа (3) являются низкие показатели прочности при сжатии изделий, полученных из сырьевой смеси (3). Кроме того, наличие в составе сырьевой смеси едкого натра, который является щелочью, требующей особых условий хранения и применения, ведет к значительному усложнению технологии производства керамических изделий. При этом для получения изделий с указанными прочностными характеристиками по составу прототипа (3) требуется температура обжига до 1000°C, что является энергозатратным.The prior art raw material mixture for building ceramics, which is taken as a prototype (3. RU patent No. 2326852, published 06/20/2008, IPC C04B 33/138), comprising the following components, wt.%: Ash TPP - 40,0-50 0; clay - 40.0-50.0; caustic soda - 2.0-4.0; ground sintering silicomanganese - 6.0-8.0. The raw material mixture (3) contains in large quantities ash of thermal power plants of 40-50% and clay of 40-50%, while products made according to the compositions presented in the table of the prototype (3) have compressive strengths of 45 ± 5 MPa. The disadvantage of the prototype (3) is the low compressive strength of products obtained from a raw material mixture (3). In addition, the presence in the composition of the raw material mixture of caustic soda, which is alkali, requiring special storage and use conditions, leads to a significant complication of the technology for the production of ceramic products. Moreover, to obtain products with the indicated strength characteristics according to the composition of the prototype (3), a firing temperature of up to 1000 ° C is required, which is energy-consuming.

Задачей и техническим результатом изобретения является улучшение физико-механических характеристик строительных золокерамических изделий при одновременном снижении температуры обжига при их производстве.The objective and technical result of the invention is to improve the physico-mechanical characteristics of building ceramic-ash products while reducing the firing temperature during their production.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что заявляемая сырьевая смесь, как и прототип, содержит глину и золу ТЭС. В отличие от прототипа заявляемая сырьевая смесь дополнительно содержит углеродную сажу и жидкое стекло при следующем содержании входящих компонентов, масс.%:The task and technical result are achieved by the fact that the inventive raw mix, like the prototype, contains clay and ash TPP. Unlike the prototype, the inventive raw material mixture additionally contains carbon black and liquid glass with the following content of incoming components, wt.%:

глина 32,0-45,5clay 32.0-45.5

зола ТЭС 50,0-60,0ash TPP 50.0-60.0

жидкое стекло 4,0-6,0liquid glass 4.0-6.0

углеродная сажа 0,5-2,0carbon black 0.5-2.0

Из известного заявителю уровня техники не обнаружены сырьевые смеси для производства строительных золокерамических изделий, содержащие глину, золу ТЭС, жидкое стекло, углеродную сажу, при выше названном соотношении входящих компонентов, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого изобретения.From the prior art known to the applicant, no raw material mixtures were found for the production of building ceramic-ash products containing clay, thermal power plant ash, liquid glass, carbon black, with the above ratio of incoming components, which allows us to conclude that the claimed invention is new.

Из известного заявителю уровня техники не обнаружены сырьевые смеси для производства строительных золокерамических изделий, которые наряду с глиной и золой ТЭС дополнительно содержат углеродную сажу и жидкое стекло в заявляемых количествах. Углеродная сажа обладает повышенной теплотворной способностью, это позволяет при нагревании создать эффект локального разогрева, способствующий более равномерному и быстрому распределению тепла внутри обжигаемого изделия, что ведет к повышению прочностных характеристик изделия и снижению энергозатрат на обжиг. Жидкое стекло является плавнем, что способствует образованию большого количества первоначального расплава на начальных стадиях термообработки изделий, что также способствует снижению температуры обжига и повышению предела прочности при сжатии и изгибе, а также понижению водопоглощения и повышению морозостойкости золокерамических изделий, получаемых из заявляемой сырьевой смеси.From the prior art known to the applicant, no raw material mixtures were found for the production of building ceramic-ash products, which, along with clay and ashes of TPPs, additionally contain carbon black and liquid glass in the declared amounts. Carbon black has an increased calorific value, this allows you to create a local heating effect when heated, contributing to a more uniform and faster distribution of heat inside the fired product, which leads to an increase in the strength characteristics of the product and lower energy consumption for firing. Liquid glass is smooth, which contributes to the formation of a large amount of initial melt in the initial stages of heat treatment of products, which also helps to reduce the firing temperature and increase the tensile strength in compression and bending, as well as lower water absorption and increase frost resistance of ceramic-gold products obtained from the inventive raw material mixture.

Заявляемое изобретение поясняется конкретными примерами выполнения.The invention is illustrated by specific examples.

При изготовлении золокерамических изделий из заявляемой смеси могут быть использованы любые глины или суглинки, отвечающие требованиям ГОСТ 9169-75 и ОСТ 21-78-88.In the manufacture of ceramic products from the inventive mixture can be used any clay or loam that meets the requirements of GOST 9169-75 and OST 21-78-88.

Зола ТЭС может быть текущего выхода из золошлаковых отвалов ТЭС со следующим химическим составом: масс.%: SiO₂ - 55-68; Al₂O₃ - 10-25; Fe₂O₃ - 3-7; CaO - 3-8, MgO - 1-3; R₂O - 1-2; TiO₂ - 1-2; п.п.п. - остальное. Крупность частиц золы должна быть не более 0,35 ммAsh TPP can be the current output from ash and slag dumps of TPP with the following chemical composition: wt.%: SiO ₂ - 55-68; Al ₂ O ₃ - 10-25; Fe ₂ O ₃ - 3-7; CaO - 3-8, MgO - 1-3; R ₂ O is 1-2; TiO ₂ 1-2; p.p.p. - the rest. The particle size of the ash should be no more than 0.35 mm

Жидкое стекло, используемое в сырьевой смеси, может быть натриевым или калиевым с плотностью 1,3-1,5 кг/м³.The liquid glass used in the raw material mixture can be sodium or potassium with a density of 1.3-1.5 kg / m ³ .

Углеродная сажа должна быть крупностью не более 10 мкм.Carbon black should be no larger than 10 microns.

Для изготовления золокерамических лабораторных образцов были использованы компоненты со следующими характеристиками:For the manufacture of ceramic-ash laboratory samples, components with the following characteristics were used:

Глина в соответствии с ГОСТ 9169-75 и ОСТ 21-78-88.Clay in accordance with GOST 9169-75 and OST 21-78-88.

Зола с химическим составом: масс.%: SiO₂ - 66,2; Al₂O₃ - 18,3; Fe₂O₃ - 4,6; CaO - 4,1, MgO - 1,8; R₂O - 1,2; TiO₂ - 1,4; п.п.п. - 2,4.Ash with a chemical composition: wt.%: SiO ₂ - 66.2; Al ₂ O ₃ - 18.3; Fe ₂ O ₃ - 4.6; CaO - 4.1, MgO - 1.8; R ₂ O - 1.2; TiO ₂ - 1.4; p.p.p. - 2.4.

Натриевое жидкое стекло плотностью 1,5 кг/м³.Sodium water glass with a density of 1.5 kg / m ³ .

Углеродная сажа крупностью не более 10 мкм.Carbon black no larger than 10 microns.

Для определения показателей предела прочности при сжатии и изгибе, водопоглощения и морозостойкости изделий, получаемых по заявляемому составу сырьевой смеси и сравнения этих показателей с показателями изделий, полученных по составу прототипа, были приготовлены традиционным способом полусухого прессования лабораторные образцы размерами 120×60×30 мм. Полученные образцы были испытаны, результаты испытаний показаны в таблице.To determine the indices of compressive and bending strength, water absorption and frost resistance of products obtained by the claimed composition of the raw material mixture and to compare these indicators with the parameters of products obtained by the composition of the prototype, laboratory samples of 120 × 60 × 30 mm were prepared by the traditional method of semi-dry pressing. The obtained samples were tested, the test results are shown in the table.

Изготовление золокерамических изделий из сырьевой смеси заявляемого состава осуществлялось традиционным способом полусухого прессования следующим образом. Предварительно подсушенную глину и золу дозировали и перемешивали в смесителе дезинтеграторного типа до получения однородной массы. После чего при постоянном перемешивании компонентов в смеситель вводили жидкое стекло. После чего в массу постепенно вводили углеродную сажу. Из полученной смеси, влажностью 9%, формовали образцы и обжигали их при температуре 850-900°C (температура менялась в зависимости от содержания углеродной сажи в составе).The manufacture of ceramic-gold products from the raw mix of the claimed composition was carried out by the traditional method of semi-dry pressing as follows. Pre-dried clay and ash were metered and mixed in a disintegrator type mixer until a homogeneous mass was obtained. Then, with constant mixing of the components, liquid glass was introduced into the mixer. Then carbon black was gradually introduced into the mass. Samples were molded from the resulting mixture, with a moisture content of 9%, and fired at a temperature of 850-900 ° C (the temperature changed depending on the content of carbon black in the composition).

Изготовление золокерамических изделий из сырьевой смеси по составу прототипа осуществлялось согласно описанию прототипа (3). Компоненты сырьевой смеси дозировали в требуемых количествах согласно таблице в описании (3). К молотому граншлаку силикомарганца добавляли едкий натр, смешивали и выдерживали полученную массу в течение 3 ч. Затем в нее добавляли золу ТЭС, глину и готовили сырьевую смесь. Из сырьевой смеси (влажностью 9%) формовали полусухим способом изделия, которые обжигали при температуре 950°C.The manufacture of ceramic-gold products from the raw mix according to the composition of the prototype was carried out according to the description of the prototype (3). The components of the raw mix were dosed in the required quantities according to the table in the description (3). Sodium hydroxide was added to the ground granulated slag of silicomanganese, mixed and the resulting mass was kept for 3 hours. Then, TPP ash, clay were added to it and the raw material mixture was prepared. From the raw mix (humidity 9%) were formed semi-dry method products that were fired at a temperature of 950 ° C.

Полученные образцы были испытаны, их физико-механические характеристики представлены в таблице.The obtained samples were tested, their physical and mechanical characteristics are presented in the table.

ТаблицаTable СоставStructure Компоненты, масс.%Components, wt.% Физико-механические характеристикиPhysical and mechanical characteristics Зола ТЭСAsh TPP ГлинаClay Жидкое стеклоLiquid glass Углеродная сажаCarbon black Предел прочности при изгибе, МПаBending Strength, MPa Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa Водопоглощение, %Water absorption,% Морозостойкость, кол-во цикловFrost resistance, number of cycles 1one 40,040,0 54,054.0 3,03.0 3,03.0 88 50fifty 1717 50fifty 22 50,050,0 45,545.5 4,04.0 0,50.5 99 5959 1212 7575 33 55,055.0 39,039.0 5,05,0 1,01,0 88 5757 1313 7575 4four 60,060.0 32,032,0 6,06.0 2,02.0 77 5555 15fifteen 50fifty 55 70,070.0 22,822.8 7,07.0 0,20.2 4four 3838 20twenty 3535 ПрототипPrototype СоставStructure Компоненты, масс.%Components, wt.% Физико-механические характеристикиPhysical and mechanical characteristics Зола ТЭСAsh TPP ГлинаClay Едкий натрSodium hydroxide Молотый граншлак силикомарганцаSilk Manganese Ground Slag Предел прочности при изгибе, МПаBending Strength, MPa Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa Водопоглощение, %Water absorption,% Морозостойкость, кол-во цикловFrost resistance, number of cycles 66 40,040,0 50,050,0 2,02.0 8,08.0 55 4747 20twenty 50fifty 77 45,045.0 45,045.0 3,03.0 7,07.0 55 4545 2222 3535 88 50,050,0 40,040,0 4,04.0 6,06.0 4four 4242 2424 3535

Из таблицы видно, что введение углеродной сажи в количестве 0,5-2,0 масс.% в совокупности с жидким стеклом (примеры 2, 3, 4 таблицы) способствует улучшению физико-механических характеристик изделий. Следует отметить, что введение сажи в больших количествах (пример 1 таблицы) приводит к снижению физико-механических характеристик золокерамических изделий. Прочность при сжатии изделий, полученных по составу заявляемого изобретения по сравнению с прототипом (3) повышается на 17-40%. Прочность при изгибе увеличивается в 1,5-2 раза. Также наблюдается значительное уменьшение водопоглощения изделий до 30% и значительное увеличение морозостойкости. При этом температура обжига золокерамических изделий из заявляемого состава сырьевой смеси ниже на 50-100°C по сравнению с прототипом.The table shows that the introduction of carbon black in an amount of 0.5-2.0 wt.% In conjunction with liquid glass (examples 2, 3, 4 of the table) helps to improve the physical and mechanical characteristics of the products. It should be noted that the introduction of soot in large quantities (example 1 of the table) leads to a decrease in the physico-mechanical characteristics of ceramic-gold products. The compressive strength of products obtained by the composition of the claimed invention compared with the prototype (3) is increased by 17-40%. Bending strength is increased by 1.5-2 times. There is also a significant decrease in water absorption of products up to 30% and a significant increase in frost resistance. At the same time, the firing temperature of ceramic products from the inventive composition of the raw mixture is lower by 50-100 ° C compared with the prototype.

Золокерамические изделия, полученные из сырьевой смеси заявляемого состава, включающего золу ТЭС до 60%, имеют высокие значения физико-механических характеристик, что позволяет их использовать для возведения несущих стен и перегородок промышленных и жилых зданий.Gold-ceramic products obtained from a raw material mixture of the claimed composition, including ash TPP up to 60%, have high values of physical and mechanical characteristics, which allows them to be used for the construction of load-bearing walls and partitions of industrial and residential buildings.

Claims (1)

Сырьевая смесь для изготовления строительных золокерамических изделий, содержащая золу ТЭС, глину и жидкое стекло, отличающаяся тем, что дополнительно содержит углеродную сажу при следующем соотношении входящих компонентов, мас. %: зола ТЭС - 50,0-60,0; глина - 32,0-45,5; жидкое стекло - 4,0-6,0; углеродная сажа - 0,5-2,0. A raw material mixture for the manufacture of building ceramics containing ash TPP, clay and liquid glass, characterized in that it further contains carbon black in the following ratio of incoming components, wt. %: ash TPP - 50.0-60.0; clay - 32.0-45.5; water glass - 4.0-6.0; carbon black - 0.5-2.0.