LT3792B

LT3792B - Composition for producing of cold endurance ceramic

Info

Publication number: LT3792B
Application number: LT95-023A
Authority: LT
Inventors: Antanas Sadunas; Ausra Sveikauskaite; Povilas Drulia
Original assignee: Antanas Sadunas; Ausra Sveikauskaite; Povilas Drulia
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-03-25
Also published as: LT95023A

Abstract

Invention applies to ceramics and may be used for manufacturing cold resistant ceramic articles such as bricks. The mix consists of clay, dusty and sandy fractions and small dispersion anthracite. Along with the anthracite, into the mix additionally is introduced either calcite or dolomite or magnesite that should also be of a small dispersion. Ingredients of the mix are taken at the following ratio (in percent according to the bulk): clay 66-86, sand 10-20, anthracite of dispersion less than 0.005 mm 0.5-4, either calcite or dolomite or magnesite of a dispersion less than 0.05-0.01mm 3-10.

Description

Išradimas priklauso keramikos sričiai ir gali būti panaudotas atsparių šalčiui keraminių dirbinių, pvz.: plytų, gamybai.The invention relates to the field of ceramics and can be used in the production of frost-resistant ceramic articles such as bricks.

Žinomas mišinys šalčiui atsparios keramikos gamybai, į kurio sudėtį įeina išdegantys priedai (anglis arba antracitas), kurie padidina gaminių atsparumą šalčiui. Išdegančių priedų dispersiškumas - 0,1-0,2 mm, kiekis 3% pagal masę. (UIjimkob A.B. HeKOTopbie Bonpocbi Teopiin n npaKTHKH npon3Boą,CTBa nopHCTO-nycTOTejibix KepaMimecKHX οτθΗΟΒΒΐχ MaTepnajioB npn BBOje ToruniBa b ιηηχτγ, MocKBa, 1957, c.67-72). Dirbinių, pagamitų iš tokio mišinio, atsparumas šalčiui padidėja nepakankamai (1,5 karto, palyginus su dirbiniais, pagamintais iš mišinių be išdegančių priedų) ir sudaro 100-150 šaldymo-šildymo ciklų. Be to, tokius stambiadispersinius priedus naudoti yra neekonomiška, kadangi jie nevisiškai išdega.Known mixture for the production of frost-resistant ceramics, which contains scorchable additives (carbon or anthracite) that increase the frost resistance of the products. Dispersion additives have a dispersion of 0.1-0.2 mm, content 3% by weight. (UIjimkob A.B. HeKOTopbie Bonpocbi Teopiin n npaKTHKH npon3Boą, CTBa nopHCTO-nycTOTejibix KepaMimecKHX οτθΗΟΒΒΐχ MaTepnajioB npn BBOje ToruniBa b ιηηχτγ, MocKBa, 195). The frost resistance of articles made from such a mixture does not increase sufficiently (1.5 times as compared to articles made from blends without burner additives) and amounts to 100-150 cycles of freezing-heating. In addition, the use of such bulk dispersions is uneconomical because they do not burn completely.

Prototipas - mišinys šalčiui atsparios keramikos gamybai, susidedantis iš molio mineralų, kurių dispersiškumas mažiau už 0,005 mm, kvarco, kurio dispersiškumas 0,005 - 0,05 mm ir kvarcinio smėlio, kurio dispersiškumas 0,05 - 1,25 mm. Mišinio sudėtis procentais pagal masę:Prototype is a mixture of clay minerals with a dispersion less than 0.005 mm, quartz with a dispersion of 0.005 - 0.05 mm and quartz sand with a dispersion of 0.05 - 1.25 mm for the production of frost resistant ceramics. Percentage by weight of mixture:

molio mineralai 21-34, kvarcas, kurio dispersiškumas 0,005-0,05 mm 48-67, kvarcinis smėlis, kurio dispersiškumas 0,05-1,25 mm 10-23 (A.l. 1675275 TSRS, TPK⁵ C 04 B 33/00, 1991). Šis mišinys gali būti naudojamas šalčiui atsparių dirbinių gamybai, tačiau pramoniniu būdu yra gana sudėtinga atskirti molingą, dulkingą bei smėlingą frakcijas iš gamtinių žaliavų, jas dozuoti bei homogenizuoti, ypač kai molis yra riebus ir plastiškas. Tam reikia sunaudoti labai daug energijos.clay minerals 21-34, quartz with dispersion 0.005-0.05 mm 48-67, quartz sand with dispersion 0.05-1.25 mm 10-23 (Al 1675275 USSR, TPK ⁵ C 04 B 33/00, 1991). This mixture can be used to make cold-resistant articles, but industrially it is quite difficult to separate clay, dusty and sandy fractions from natural raw materials, to dispense and homogenize them, especially when the clay is greasy and ductile. This requires a great deal of energy.

Tikslas - maksimaliai padidinti keraminių (ypač apdailos) dirbinių, eksploatuojamų agresyviomis sąlygomis, pvz., pajūrio zonoje, atsparumą šalčiui.The goal is to maximize the frost resistance of ceramic (especially finishing) articles used in aggressive conditions, such as the seaside.

Tikslas pasiekiamas, naudojant naują mišinį šalčiui atsparios keramikos gamybai, į kurio sudėtį įeina molinga, dulkinga ir smėlinga frakcijos bei antracitas. Kartu su išdegančiu priedu, antracitu, į mišinį papildomai įvedamas arba kalcitas, arba dolomitas, arba magnezitas, o minėti antracitas, kalcitas, dolomitas ir magnezitas yra smulkiadispersiniai. Mišinio ingredientai imami tokiu santykiu (procentais pagal masę):The goal is achieved by using a new mixture for the production of frost-resistant ceramics, which includes clay, dust and sand fractions and anthracite. In addition to the burnt additive, anthracite, either calcite, dolomite or magnesite is additionally added to the mixture, and said anthracite, calcite, dolomite and magnesite are finely dispersed. The ingredients of the mixture are taken in the following ratio (percentage by weight):

molis 66 - 86 _Λ smėlis 10 -20.clay 66 - 86 _Λ sand 10 -20.

antracitas, kurio dispersiškumas mažiau už 0,05mm. 0,5 - 4 ..anthracite having a dispersion less than 0,05mm. 0.5 - 4..

arba kalcitas, arba dolomitas, arba magnezitas, kurių dispersiškumas mažiau už 0,05 -0,01 mm 3 -10either calcite or dolomite or magnesite having a dispersion less than 0,05-0,01 mm 3 -10

Siūlomas mišinys geresnis tuo, kad, naudojant žymiai paprastesnę technologiją (palyginus su prototipu), kartu gaunami atsparūs šalčiui keraminiai dirbiniai. Atsparumas šalčiui priklauso nuo rezervinių porų, susidarančių degimo metu, kiekio. (Rezervinės poros - tai poros, kurios, esant tiesioginiam dirbinio ir vandens kontaktui, neužsipildo vandeniu). Degant siūlomos sudėties mišinį, turintį nurodytos granulometrijos karbonatų ir išdegančių priedų, susidarantys CO₂ burbuliukai yra tiek maži, kad neišlekia į orą, o lieka medžiagoje. Tokiu būdu dirbinyje susidaro gerokai daugiau rezervinių porų, nei degant mišinius su mažiau dispersiškais priedais. Be to, smulkiadispersiniai priedai išdega visiškai, ir kartu sumažėja energetinės sąnaudos.The proposed blend is made better by the fact that, using a much simpler technology (compared to the prototype), it also produces frost-resistant ceramic products. The frost resistance depends on the amount of reserve pores formed during combustion. (Spare pores are pores that do not fill with water in direct contact between the article and water). When burning a mixture of the proposed composition containing carbonates of specified granulometry and combustible additives, the CO ₂ bubbles formed are small enough to remain in the air and remain in the material. In this way, the article produces significantly more reserve pores than when burning mixtures with less dispersive additives. In addition, fine dispersion additives burn completely and at the same time reduce energy consumption.

Išradimo esmę atspindi brėžinys, kuriame pavaizduota atsparumo šalčiui priklausomybė nuo rezervinių porų kiekio (M - atsparumas šalčiui ciklais; P - rezervinių porų kiekis procentais; 1, 2, 3, 4, 5 - mišinio numeris pagal 3 lentelę).BRIEF DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention is illustrated by a drawing showing the dependence of frost resistance on the number of reserve pores (M = frost resistance in cycles; P = percentage of reserve pores; 1, 2, 3, 4, 5 - mixture number according to Table 3).

Mišinys šalčiui atsparios keramikos gamybai daromas taip. Imamas vidutinio dispersiškumo (pagal buv. TSRS standartą GOST 9169-75) hidrožėrutinis Dysnos molis, kurio cheminė ir granulometrinė sudėtys pateiktos 1 ir 2 lentelėse.The mixture for the production of frost-resistant ceramics is made as follows. Dysna clay, a medium dispersion (according to the former USSR standard GOST 9169-75), with chemical and granulometric composition is given in Tables 1 and 2.

lentelė. Dysnos molio cheminė sudėtistable. Chemical composition of dysna clay

Cheminė, sudėtis Chemical, composition SiO₂ SiO ₂ A1₂O₃+ TiO₂ A1 ₂ O ₃ + TiO ₂ Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ CaO CaO MgO MgO K₂O+ Na₂OK ₂ O + Na ₂ O Kait. Whoops. Oksido kiekis, % Oxide content,% 50,16 50.16 19,19 19.19 8,69 8.69 5,28 5.28 3,39 3.39 3,29 3.29 10,78 10.78

lentelė. Dysnos molio granulometrinė sudėtistable. Granulometric composition of dysna clay

Dalelių dydis, mm Particle size, mm >0,5 > 0.5 0,5- -0,2 0.5- -0.2 0,2- -0,09 0.2- -0.09 0,09- -0,05 0.09- -0.05 0,05- -0,01 0.05- -0.01 0,01- -0,005 0.01- -0.005 0,005- -0,001 0.005- -0,001 <0,001 <0.001 Frakcijos kiekis, % Fraction content,% 3,15 3.15 2,44 2.44 1,73 1.73 0,64 0.64 8,08 8.08 7,04 7.04 25,08 25.08 51,84 51.84

Į molį dedama 10-20% smėlio, 0,5-4% antracito, kurio dispersiškumas mažiau už 0,05 mm, ir 3-10% vieno iš šių karbonatų: kalcito, dolomito arba magnezito, kurių dispersiškumas mažiau už 0,050,01 mm. Pirmas (kontrolinis) mišinys pagamintas be priedų, t.y., tik iš molio ir smėlio. Antras mišinys pagamintas iš molio, smėlio ir smulkiadispersinio išdegančio priedo antracito. Trečias mišinys pagamintas iš molio, smėlio, antracito, ir smulkiadispersinio magnezito. Ketvirtas mišinys - iš molio, smėlio, antracito ir smulkiadispersinio dolomito, penktas - iš molio, smėlio, antracito ir smulkiadispersinio kalcito (tiksli mišinių sudėtis nurodyta 3 lentelėje). Gaminiai formuoti plastiniu būdu, džiovinti ir degti 960°C temperatūroje. Tyrimams paimta po penkis pavyzdžius iš kiekvieno mišinio.10-20% sand, 0.5-4% anthracite with a dispersion less than 0.05 mm, and 3-10% with one of the following carbonates: calcite, dolomite or magnesite with a dispersion less than 0.050.01 mm are added to the clay. . The first (control) mixture is made without additives, i.e. only clay and sand. The second mixture is made of clay, sand and fine-dispersed anthracite. The third mixture is made of clay, sand, anthracite, and finely dispersed magnesite. The fourth mixture is of clay, sand, anthracite and fine-dispersed dolomite, the fifth is of clay, sand, anthracite and fine-dispersed calcite (the exact composition of the mixtures is given in Table 3). The articles are molded, dried and fired at 960 ° C. Five samples of each mixture were taken for testing.

Vandens įgėrimas mirkant bei vakuumuojant nustatytas pagal buv. TSRS standartą GOST 7025-91. Rezervinių porų kiekis apskaičiuotas pagal formulę:The absorption of water by soaking and vacuuming was determined according to the former. USSR standard GOST 7025-91. The number of spare pairs is calculated using the formula:

P= 1--^--100%, wP = 1 - ^ - 100%, w

kur P - rezervinių porų kiekis, W₇₂ - vandens įgėrimas, mirkant vandenyje 72 vai., W_wak - vandens įgėrimas vakuumuojant. Eksploatacinis atsparumas šalčiui nustatytas pagal GOST 7025-91 2-ą punktą.where P is the amount of reserve pores, W ₇₂ is the water absorption by soaking in water for 72 hours, W _Wak is the water absorption by vacuum. The operational frost resistance is determined in accordance with GOST 7025-91, Clause 2.

lentelėje pateiktos mišinių sudėtys ir kai kurie išdegtų gaminių fiziniai-mechaniniai rodikliai. Matome, kad dirbinių, pagamintų iš pirmojo (kontrolinio) mišinio be smulkiadispersinių priedų vidutinis atsparumas šalčiui neviršija 350 ciklų. Dirbinių, pagamintų iš antrojo mišinio su smulkiadispersinio antracito priedu atsparumas šalčiui sudaro 535 ciklus. Dirbinių, pagamintų iš trečiojo mišinio, į kurį kartu su antracitu įvestas smulkiadispersinis magnezitas, atsparumas šalčiui viršija 900 ciklų. Dirbinių, pagamintų iš ketvirtojo mišinio, į kurį kartu su antracitu įmaišytas smulkiadispersinis dolomitas, atsparumas šalčiui viršija 950 ciklų. Dirbinių, pagamintų iš penktojo mišinio, į kurį kartu su antracitu įvestas smulkiadispersinis kalcitas, atsparumas šalčiui viršija 1000 ciklų. Kai rezervinių porų kiekis dirbinyje 33,06-34,03%, atsparumas šalčiui yra didžiausias, lyginant su dirbiniais, kuriuose rezervinių porų kiekis yra 21,4% ar 29,5%.The following table gives the composition of the mixtures and some physical-mechanical properties of the burned articles. We can see that articles made from the first (control) blend without finely dispersed additives have an average frost resistance of up to 350 cycles. For articles made from the second mixture with fine dispersible anthracite additive, the frost resistance is 535 cycles. Articles made of a third mixture to which fine anhydrous magnesite has been added together with anthracite have a frost resistance of more than 900 cycles. Articles made of a fourth mixture of fine-dispersed dolomite mixed with anthracite have a frost resistance of more than 950 cycles. Articles made of a fifth mixture to which anthracite has been added have fine frost resistance of more than 1000 cycles. When the amount of spare pores in the article is 33.06-34.03%, the resistance to frost is the highest when compared to articles in which the amount of spare pores is 21.4% or 29.5%.

Stambiadispersiniai karbonatai mažina dirbinių stiprumą. Kai karbonatų dispersiškumas yra 0,05-1 mm, degimo proceso metu, po sukepimo fazės, susidaro baziški junginiai (pvz., 3CaO A1₂O₃), kurie ardo gaminį, nes jų tūris yra didesnis už keraminės masės tūrį. Stambiadispersinis antracitas visiškai neišdega, o tai sąlygoja materialinius nuostolius. Per smulkūs priedai dirbiniui nekenkia, tačiau didėja energetinės sąnaudos per ilgo malimo metu. Tačiau įvedant siūlomo dispersiškumo priedus, susidaro optimalus rezervinių porų kiekis bei priedai išdega visiškai.Large dispersed carbonates reduce the strength of articles. At a carbonate dispersion of 0.05 to 1 mm, the combustion process, after the sintering phase, produces basic compounds (e.g., 3CaO A1 ₂ O ₃ ) that degrade the product because they have a volume greater than the ceramic mass. Large dispersed anthracite does not burn completely, which results in material loss. Additives that are too small do not harm the product, but increase the energy consumption during grinding too long. However, the introduction of additives of the proposed dispersion results in an optimal number of reserve pores and the additives burn completely.

Jei anglies kiekis per didelis (daugiau nei 4%), padidėja energetinės sąnaudos, kadangi technologinio proceso metu dalis anglies neišdega. Be to, atsiranda daugiau tarpusavyje susisiekiančių bei atvirų porų, kurios lengviau užsipildo vandeniu. Per mažas anglies kiekis mišinyje (mažiau nei 0,5%) nesudaro pakankamo rezervinių porų kiekio. Per didelis karbonatų kiekis (daugiau nei 10 %) mažina keraminių dirbinių stiprumą, nes susidaro minėti baziški junginiai, didinantys jau suformuoto gaminio tūrį ir jį ardantys. Be to, poros tarpusavyje susijungia ir tampa atviros. Esant per mažam smulkiadispersinių karbonatų kiekiui mišinyje (mažiau nei 3%), rezervinių porų kiekis yra taip pat nepakankamas. Naudodami pavienius priedus (t.y., tik smulkiadispersinį antracitą) taip pat gauname atsparumo šalčiui padidėjimą, tačiau tai visada mažiau efektyvu, nei naudojant kompleksinius priedus (t.y., smulkiadispersinį antracitą kartu su vienu iš minėtų smulkiadispersinių karbonatų).If carbon is too high (more than 4%), energy costs are increased because part of the carbon process does not burn. In addition, more interconnected and open pores appear, which are easier to fill with water. Too little carbon in the mixture (less than 0.5%) does not provide enough reserve pores. Excessive carbonate content (more than 10%) reduces the potency of ceramic products due to the formation of said basic compounds, which increase the volume of the already formed product and destroy it. In addition, couples join together and become open. If the amount of fine dispersed carbonates in the mixture is too low (less than 3%), the amount of reserve pores is also insufficient. The use of single additives (i.e., finely dispersed anthracite only) also results in an increase in frost resistance, but is always less effective than the use of complex additives (i.e. finely dispersed anthracite in combination with one of the aforementioned fine dispersed carbonates).

Dirbinių, pagamintų iš kontrolinio mišinio be smulkiadispersinių priedų vidutinis atsparumas šalčiui neviršija 350 šaldymo-šildymo ciklų. Dirbinių, pagamintų iš mišinio su smulkiadispersinio antracito priedu, atsparumas šalčiui sudaro vidutiniškai 535 ciklus, t.y., jis 1,5 karto didesnis už kontrolinių pavyzdžių atsparumą šalčiui. Dirbinių, pagamintų iš siūlomų mišinių su smulkiadispersiniais antracito ir karbonatų priedais, atsparumas šalčiui viršija 900-1000 ciklų, t.y., jis 2,5-3 kartus didesnis už kontrolinių pavyzdžių atsparumą šalčiui, ir 1,7-1,8 karto didesnis už antrosios serijos pavyzdžių atsparumą šalčiui.The average frost resistance of articles made from a control mixture without finely dispersed additives does not exceed 350 freezing-heating cycles. For articles made from a mixture of fine dispersible anthracite, the average frost resistance is 535 cycles, i.e. 1.5 times the frost resistance of the control samples. The products made of the proposed mixtures with finely dispersed anthracite and carbonate additives have a frost resistance of more than 900-1000 cycles, ie 2.5-3 times the frost resistance of the control samples, and 1.7-1.8 times that of the second series. resistance to cold.

Claims

DEFINITION OF INVENTION

Mixture for the production of frost-resistant ceramics containing clay, dust and sandy fractions and anthracite, characterized by addition of calcite or dolomite or magnesite to the mixture, together with the burnt additive, and the said anthracite, calcite, dolomite and magnesite are finely dispersed and the ingredients of the mixture are taken in the following ratio (percentage by weight):

clay 66 - 86, sand 10-20anthracite with dispersion less than 0.05mm 0.5-4.

either calcite or dolomite or magnesite having a dispersion less than 0,05 - 0,01 mm 3 - 10.