MX2013015275A - Mezcla para fabricar ladrillos. - Google Patents

Abstract

Esta invención hace referencia a una mezcla para la producción de ladrillos cerámicos, con la ventaja de reducir el tiempo y la temperatura de sinterización de productos de ladrillos de arcilla roja. Se desarrollaron varias composiciones: 1) arcilla roja - residuos triturados de vidrio fusible (vidrio roto (o frascos/recipientes de vidrio rotos)); 2) arcilla roja - residuos triturados de tezontle 3) arcilla roja - residuos triturados de vidrio fusible y tezontle. Los estudios realizados mostraron que utilizando las técnicas estándar de cocción de productos de ladrillo, basándose en las mezclas obtenidas se puede obtener ladrillos con buenas propiedades mecánicas a temperaturas de sinterización bajas: de 800 a 1000 º C (en comparación con una temperatura estándar de 1050 a 1100 º C) y con un tiempo de sinterización sustancialmente reducido: de 8 a 24 horas (en comparación con el plazo estándar 72 horas).

Description

1 MEZCLA PARA FABRICAR LADRILLOS CAMPO TÉCNICO La presente invención pertenece al campo teenico de la Industria de la 5 Construcción. Particularmente a la producción de ladrillos cerámicos y más particularmente se refiere a mezclas para la fabricación de ladrillos con diferente porosidad a partir de arcilla roja, vidrio y tezontle.

ANTECEDENTES 10 Los ladrillos cerámicos y piedras están hechos de arcillas fusibles con o sin aditivos. Grandes existencias de tales materias primas, la simplicidad de la tecnología, la capacidad para obtener las propiedades especificadas, así como de tipo ecológico y durabilidad de la cerámica les proporciona una mayor producción 15 de materiales de pared. De acuerdo con la estructura cerámica son: a) un material poroso con una absorción de agua en peso más de 5% (por ejemplo, ladrillos de cerámica) y b) densa con la absorción de agua en peso de menos de 5% (por ejemplo, clínker). Los ladrillos obtenidos normalmente se llevan a cabo en un intervalo estrecho de temperatura: ~ 1000-1050 °C. La síntesis de la cerámica con 20 alta densidad y dureza se realiza a partir de mezclas de componentes iniciales tales como arcilla, feldespato y cuarzo. A alta temperatura ~ (1200-1280) °C, una masa de tales "es sinterizado" y viene vitrificación de la cerámica. Productos hechos de arcilla macizos rocosos son fuertes como el hierro, se pueden cortar, facetas lijadas, para grabar. Por lo tanto, para la síntesis de la cerámica con diferentes propiedades, incluso a partir de la misma materia prima (arcilla) existe la necesidad de utilizar varios esquemas teenológicos, incluyendo la introducción de unos aditivos especiales en arcilla, y el uso de diferentes variantes de los modos de sinterización (temperatura y tiempo). Es por eso que hasta ahora en curso para desarrollar nuevas tecnologías que dan la posibilidad de reducir el consumo de energía a la sinterización y mejorar al mismo tiempo las propiedades de la muestra de cerámica.

Por ejemplo, la patente Estadounidense US 7416690 B2, proporciona un método para transformar grandes cantidades de residuos de vidrio en productos cerámicos útiles por un proceso de fabricación de bajo costo. Las principales etapas del método consisten en la preparación seca de polvo de vidrio, granulación con un sistema de aglutinante orgánico no acuoso, el prensado en seco con una adecuada resistencia a bajas temperaturas. El agua y la arcilla no son necesarias en el procesamiento, lo que elimina los problemas que se han encontrado en el pasado. Productos cerámicos impermeables de alta calidad con sólo una pequeña cantidad de porosidad pueden ser producidos por esta invención.

Por otra parte la patente Rusa RU 2183208 C2, se refiere a proceso para la fabricación de ladrillos de cualquier forma, tamaño, con o sin agujeros internos de ellos, que comprende, en peso %: Ceniza de calefacción y electricidad, ladrillo triturado o pulverizado de escoria, 0,5-10,0; aserrín y/o carbón con un tamaño de partícula de 5 mm, no por encima de 0,5-15,0; escoria granulada de horno 0,1 -6,9; arcilla y/o arcilla, el equilibrio. Escoria de horno y/o la escoria de la fabricación de acero se puede utilizar. El ladrillo producido muestra resistencia a la compresión con valor límite de hasta 32 MPa, doblando el valor de resistencia de hasta 50 MPa, con resistencia al frío de 25 ciclos, y no menos. Además de alto valor en resistencia a la flexión, la utilización de los residuos industriales.

Sin embargo, las desventajas que presentan estas mezclas es que se obtienen ladrillos a partir de una mezcla de arcilla de escoria, además tiene un largo plazo de pre-molienda en desechos sólidos de alta velocidad, así como la introducción de las operaciones de granulación de dicha escoria, la necesidad de una sinterización a alta temperatura (1100-1200 °C) para ser eficiente, y una gama estrecha de residuos industriales utilizados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION El problema a ser resuelto por la invención tiene por objeto eliminar estos inconvenientes y permitir obtener sobre la base de una industria local de desechos universales, para producir ladrillos de alta calidad y con diferente porosidad, que tiene una resistencia a la tracción superior y presiones de flexión. Además, la expansión de la nomenclatura en el recielaje de residuos industriales proporciona una perdida usada para reciclaje y proporcionar un entorno saludable.

Este resultado téenico se consigue por el hecho de que en la mezcla usada para la fabricación de ladrillos a partir de arcilla, adición de tezontle triturados y una mezcla de residuos de vidrio con baja temperatura de fusión.

Es por lo tanto un objeto de protección de la presente una mezcla para la fabricación de ladrillos que comprende una relación en peso de: Tezontle de entre 30-60%; Vidrio de entre 25-30%; Arcilla roja de entre 45-10%.

Otro objeto de protección se refiere a un método para fabricar ladrillos, que comprende los siguientes pasos: a) agregar un polvo de vidrio molido y residuos de vidrio de entre 30-60%; b) agregar tezontle de entre 25-30%. c) obtener un semi-producto de la arcilla; d) calentar a temperatura de entre a 800-1000 °C, con un tiempo de sinterizacion de entre 4-12h.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Figura 1. Fragmento de cristalograma de arcilla utilizada (a), tezontle (b) y mezclas de arcilla - tezontle (CE) tratados en 10000C. ts. = 4 h. (M) La montmorillonita, (Q) de cuarzo, (C), cristobalita (F) silicatos de diferentes tipos (c) 50% en peso de arcilla 50% en peso de tezontle; (d) 60% en peso de arcilla 40% en peso de tezontle; (e) 80% en peso de arcilla 20% en peso de tezontle.

Figura 2. Fragmento de cristalograma de tratado a 950 °C mezcla 50 en peso. + 50% de arcilla en % peso, de vidrio. ts= 4 h. Las fases se indican como en la Figura 1.

Figuras 3 a-d. El cambio de la absorción de agua por los ladrillos en función de contenido de vidrio en mezclas de arcilla roja de vidrio (de corriente alterna) y el tamaño de partículas de vidrio (d). En (a-c) de vidrio = 125 m m. En (d): Ts = 1000 0C, (1) Ts = 9000C, (2) Ts = 10000C. (2), concentración de vidrio = 30% en peso.

Figuras 4 a y b. El cambio de la absorción de agua por los ladrillos depende de la temperatura (a) y el tiempo (b) sinterización de diferentes mezclas de arcilla roja-tezontle.

Figura 5. Fragmento de cristalograma de mezclas utilizadas arcilla vidrio tezontle tratado en 1000 0C. ts = 4 h. (a) 25% en peso de vidrio 15% en peso de arcilla 60% en peso de tezontle; (b) 25% en peso de vidrio 25% en peso de arcilla 50% en peso de tezontle; (c) 30% en peso de vidrio 40% en peso de arcilla-30% en peso de tezontle. Las fases se indican como en la Figura 1.

Figuras 6 a-c. El cambio de la absorción de agua por los ladrillos dependiendo de la temperatura de sinterización de diferentes mezclas de arcilla-vidrio-tezontle rojo. (1) El tiempo de sinterización de 4 h, (2) el tiempo de sinterización 6 h.

Figuras 7 a-c. Cambio de los valores de la resistencia a la compresión de las muestras de cerámica obtenidos a partir de las diversas mezclas. Tsint. = 1000 °C.

Figuras 8 a-c. Cambio de los valores de la resistencia a la flexión en muestras de cerámica obtenidos a partir de las diversas mezclas. Tsint.= 1000 °C.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION El propósito de la presente invención está dirigido a la obtención de diferentes tipos de cerámica de construcción (de los ladrillos porosos a los productos de piedra) mientras que se mantienen las propiedades físicas y mecánicas estándar, que muestran este tipo de productos. La formulación de este problema consiste en la introducción en una arcilla roja de los aditivos de silicato de fusibles y refractario.

El primer paso comprende en agregar un polvo de vidrio molido y residuos de vidrio, para los que la temperatura de reblandecimiento y fusión se encuentra en la región (700-800) °C.

En el segundo paso (refractario) se agrega tezontle. El tezontle se refiere a los basaltos, que son las rocas de origen volcánico. En la composición mineral de los basaltos son: vidrio volcánico, microlitos de plagioclasa, magnetita titanio, magnetita y otros minerales de silicato. El basalto más comúnmente utilizado como materiales de construcción, ya que son inherentes propiedades tales como resistencia a la abrasión, resistencia química a los álcalis y ácidos, un excelente aislamiento termico y absorción de sonido, durabilidad, resistencia al calor y resistencia al fuego, y otros. Es igualmente importante que los basaltos sean materiales respetuosos con el medio ambiente. Es por eso que este mineral se utiliza como una piedra de construcción, para la producción de lana mineral, como relleno para el hormigón y para la fundición de piedra. Temperatura de fusión de basalto están en el campo (1200-1500) °C. La composición fusible de vidrio-tezontle puede ser considerado como un sistema eutéctico con un punto de fusión inferior a 1200 °C.

En el tercer paso se obtiene un semi-producto de la arcilla la cual actúa como material de plasticidad (para el moldeo de especímenes). En la etapa de cocción (sinterización) los productos de la destrucción de la arcilla (alúmina-silicatos) tienen que participar en la formación de nuevos componentes múltiples fases cristalinas y amorfas.

El tamaño de las partículas de vidrio de entre 500pm. a 595pm. El tamaño de partícula tezontle de entre 500pm.a 595 pm. Tratamiento de temperatura de entre a 800-1000 °C, con un tiempo de sinterización de 4-12h Metodología experimental En el presente trabajo se probaron algunos tipos de ladrillos obtenidos a partir de mezclas de polvo: I) arcilla roja; II) arcilla roja-vidrio molido; III) arcilla roja-tezontle; IV) arcilla roja-vid rio-tezontle.

El contenido de vidrio sobre el contenido de arcilla cambiado desde 0 hasta 60% en peso. El contenido de tezontle cambió desde 0 hasta 50 en peso %. El tamaño del vidrio usado y partículas de tezontle era de 60 mieras £ d £ 250 mieras. Las briquetas de laboratorio plásticamente formados tenían el tamaño: 120 x 60 x 20 mm y se tostaron en la región (800-1000) °C durante 2, 4, 6, 8, y 12 h. Los productos de síntesis se investigaron por difracción de rayos X (DRX) utilizando radiación radiación K alfa de Cu (un DRON-3M difractómetro). La absorción de agua se determinó por la fórmula: W% = 100 - [(P1-P0) / P0] · 100, donde P0 es el peso inicial de la muestra, P1 es el peso de la muestra despues de la absorción de agua. Los ensayos de compresión y de flexión se llevaron a cabo mediante téenicas estándar.

En cristalograma de arcilla roja de la montmorillonita, cuarzo, cristobalita, feldespato se observa en la figura 1 a. Tezontle presentado por silicatos de cadena y esqueleto, sílice (cristobalita y cuarzo) y óxidos de hierro (wustita, magnetita) . El vidrio es un material amorfo a los rayos X.

Sistema arcilla roja-vidrio molida Después del tratamiento de temperatura de las mezclas (arcilla - vidrio molido) en el cristalograma las líneas de arcilla desaparecen, la intensidad de las líneas de feldespato inicial está disminuyendo y las líneas de feldespato secundaria aparecen (Figura 2). Esto significa que entre la masa fundida de vidrio y la interacción de componentes de arcilla destruidos la formación de nuevas fases está pasando. A partir de la Figura 3a muestra que con el aumento de contenido de vidrio en mezclas iniciales de la capacidad de absorción en materiales cerámicos disminuye. Esto significa que el contenido en la cerámica de poros abiertos está disminuyendo. Una característica interesante de estas composiciones es el aumento de la porosidad abierta en la introducción en mezclas de polvos iniciales de las partículas de vidrio de menor tamaño (Figura 3 d). Este resultado indica que en los procesos de interacción activas de vidrio con alúmina-silicatos de arcilla deshidratada y la asignación de los productos gaseosos.

Sistema arcilla roja-tezontle La Figura 1 se muestra que durante la sinterización de mezclas de arcilla -tezontle formaron material cerámico, composición de la fase de los cuales está cerca de la cerámica obtenido a partir de mezclas de arcilla de vidrio. El cambio en la absorción de agua mostrado en las Figuras 4a y 4b mostraron que la absorción se reduce significativamente con el aumento de tezontle contenido en mezclas, y con el aumento de temperatura y el tiempo de sinterización. Mediante la gestión de estos parámetros teenológicos es posible obtener como una cerámica porosa y cerámica, cerca de las piedras de clinker y de cerámica.

Sistema arcilla roja-vid rio-tezontle La sinterización de una mezcla ternaria de arcilla - tezontle - vidrio, como se ve en la figura 5, también conduce a la formación de silicatos de estructura compleja. Tambien estuvieron presentes cristobalita y cuarzo. La presencia del halo indica en la formación de la fase de vidrio. De la comparación de patrones de difracción muestra que la fase amorfa es mayor en la muestra b. La absorción de agua de dichos especímenes está baja (Figura 6). La absorción es dentro de 6,2% dependiendo de la composición, la temperatura y el tiempo de sinterización. Se puede esperar que la sinterización de tales composiciones a 1000 ° C y durante Tsin.> 12 h puede ser apropiado para la fundición de piedra.

Propiedades mecánicas de cerámicas Las figuras 7a-c y 8a-c, muestran el cambio en muestras de cerámica de los valores de la resistencia a la compresión y resistencia a la flexión. Para cerámica obtenida a partir de una mezcla de arcilla-tezontle (véase la fig. 7a y. Fig. 8a), uno puede ver que la curva acorrí y aflex aumenta al aumentar el contenido de arcilla en las mezclas en tsint. = 8 h. Sin embargo, en tsint. = 12 h acorn sigue en aumento, y se disminuye la aflex. Teniendo en cuenta los datos de difracción de rayos X (véase la fig. 1c-e, Fig. 2) y los resultados de absorción de agua (ver fig. 4) se puede concluir que las propiedades mecánicas del material cerámico dependen del número de fases recién formadas de alúmina-silicato, que están en el proceso de sinterización de estado líquido, y juegan un papel en el enfriamiento del aglutinante. Un gran contenido de aglutinante y el aumento del contenido de cuarzo y cristobalita, sus propiedades mecánicas se deterioran. En la cerámica aparece la micro-grietas debido al cambio del tamaño de cristalitos de Si02. El más peligroso en carga de flexión.

Los resultados de rayos X muestran que en el proceso de sinterización se está formando material cerámico sobre la base de silicatos de múltiples componentes, cristobalita, cuarzo. La absorción de agua y las propiedades mecánicas de la cerámica dependen de la composición de las mezclas y el modo de sinterización utilizados. Por variación de estos parámetros es posible obtener muestras con diferente porosidad y buenas propiedades mecánicas que responden a los requisitos para la síntesis de ladrillos porosos o productos de piedra.

En la cerámica obtenida a partir de mezclas de arcilla de vidrio, el vidrio desempeña la función de un aglutinante (vease la fig. 7 b y la fig. 8 b). El cristal líquido llena los poros, por lo que la adsorción de agua disminuye (Fig. 3). Las propiedades mecánicas, como en el caso anterior, dependen del espesor de las capas de vidrio entre los cristalitos. Por otra parte, en las presentes cerámica es mucho menos Cristobalita y cuarzo. Por lo tanto, las propiedades de resistencia son mejoradas. En la cerámica, obtenida a partir de mezclas ternarias (véase la fig. 7 c y la fig. 8 c), la formación de multi-componentes de vidrio-cerámica se produce (véase la fig. 5). En la composición de este material están incluidos cuarzo y cristobalita. Por lo tanto, las variaciones en el contenido de componente amorfo y cristalino se determinan las propiedades mecánicas del material y su porosidad (ver Fig.6).

Los resultados muestran que la sinterización en (900-1000 °C) de doble y mezcla ternaria está acompañada por la formación de silicatos de componentes múltiples, que incluyen fases amorfas y cristalinas. Debido a la formación del eutectico se derrite, la cerámica de construcción, obtenida a partir de mezclas binarias y ternarias en la base de tezontle, puede ser sinterizado a temperaturas bajas (~ 900-1000 °C) y en corto tiempo.

La porosidad del material cerámico se puede variar dentro de amplios límites mediante la elección de la composición de las mezclas y las condiciones de sinterización.

La resistencia de las muestras de cerámica, para resistencia a la compresión y a la flexión es una función de la composición de las mezclas y las condiciones de sinterización y depende de la relación de componente cristalino y amorfo en la cerámica.

La obtención de ladrillos en régimen de un modo de ahorro de energía cuando (menor temperatura de sinterización (800-1000 °C) y en un tiempo de sinterización más corto (4-12 h) con alta resistencia a la flexión, y la compresión, así como la utilización de los residuos industriales. Modificando el contenido de vidrio y tezontle en mezclas, se puede variar la porosidad abierta de productos y por lo tanto cambiar la cantidad de absorción de agua de W = 25 % a W <1 %. Así, dentro de un régimen único de sinterización (cocción) se amplía la estructura de nomenclatura de los productos: cerámica permeable al agua (filtrante) - ladrillo de pared (muros) para las obras internas y externas - productos de piedra.

El ladrillo resultante se caracteriza por una resistencia a la compresión de hasta compresión 6 MPa, a la flexión hasta 4 MPa Tabla 1 y 2., la absorción de agua de 40 a 0.5 % durante de sinterización a 12 horas.

Tabla 1.

Tabla 2.

No obstante que la anterior descripción se realizó tomando en cuenta las modalidades preferidas del invento, deberá tenerse en cuenta por aquellos expertos en el ramo, que cualquier modificación de forma y detalle estará comprendido dentro del espíritu y el alcance del presente invento. Los terminos en los que se ha redactado esta memoria, deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo. Los materiales, forma y descripción de los elementos, serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración de la característica esencial del modelo.

Claims (11)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Una mezcla para la fabricación de ladrillos, caracterizada porque comprende: Tezontle Vidrio Arcilla roja de

2. La mezcla para la fabricación de ladrillos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende una relación en peso de: Tezontle de entre 30-60%; Vidrio de entre 25-30%; Arcilla roja de entre 45-10%.

3. La mezcla para la fabricación de ladrillos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el tamaño de las partículas de vidrio son de entre 500pm.a 595pm.

4. La mezcla para la fabricación de ladrillos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el tamaño de las partículas de tezontle de entre 500pm. a 595pm.

5. Un metodo para fabricar ladrillos, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: e) agregar un polvo de vidrio molido y residuos de vidrio de entre 30-60%; f) agregar tezontle de entre 25-30%. g) obtener un semi-producto de la arcilla; h) calentar a temperatura de entre a 800-1000 °C, con un tiempo de sinterizacion de entre 4-12h i) dejar enfriar el ladrillo un tiempo aproximado de 8h

6. El método para fabricar ladrillos de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la temperatura de reblandecimiento y fusión del vidrio se encuentra en la región entre 700-800 °C.

7. El método para fabricar ladrillos de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la temperatura de fusión de tezontle están en el campo de entre 1200-1500 °C.

8. Un ladrillo obtenido de conformidad con las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado porque comprende una mezcla como se define en las reivindicaciones 1 a 4.

9. El ladrillo de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque presenta una absorción al agua de al menos W <1%.

10. El ladrillo de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque presenta una compresión de hasta compresión 6 MPa.

11. El ladrillo de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado porque presenta una flexión de hasta 4 MPa.