RU2137731C1

RU2137731C1 - Raw mix for fabrication of ceramic products

Info

Publication number: RU2137731C1
Application number: RU98120366A
Authority: RU
Inventors: В.С. Радюхин; В.М. Краев; Ю.Ф. Михайлов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Завод керамических изделий"
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: invention relates to raw mix for fabricating various-destination ceramic products: clinker and acid-resistant bricks, ceramic dale, sanitary ceramics, etc. Mix contains 40-95 wt % of clay components and 5-60 wt % of granodiorite (feldspar rock) composed of, wt %: silica 63/37-67.98, alumina 13.15-17.99, ferric oxide 0.40-2.28, ferrous oxide 1.87-4.08, sodium oxide 2.20=4.42, and potassium oxide 1.74-4.97. EFFECT: achieved high physico-chemical properties and low water absorption, and simplified technology. 3 tbl

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении керамических изделий. The invention relates to the production of building materials and can be used in the manufacture of ceramic products.

Из уровня техники известно, что для изготовления керамических изделий используют смеси, содержащие глины разнообразных составов и различные отощающие, выгорающие и прочие добавки (П.П.Будников, А.С.Бережной и др. Технология керамики и огнеупоров, М. 1962 г., стр.91, 92, 93, 121). From the prior art it is known that for the manufacture of ceramic products using mixtures containing clays of various compositions and various thinning, fading and other additives (P.P. Budnikov, A.S. Berezhnoy and others. Technology of ceramics and refractories, M. 1962 , pg. 91, 92, 93, 121).

Так, для изготовления клинкерного кирпича известно применение либо смесей различных глин (разных месторождений), либо смесей дегидратированных и негидратированных пластичных или высокопластичных глин. Для изготовления кислотоупорного кирпича известны шихты из смеси различных глин, плавней и шамота. Для изготовления керамических плиток для полов используют высокосортные пластичные глины с большим интервалом спекания, иногда с отстающими добавками. So, for the manufacture of clinker bricks, it is known to use either mixtures of various clays (different deposits), or mixtures of dehydrated and non-hydrated plastic or highly plastic clays. For the manufacture of acid-resistant bricks, charges are known from a mixture of various clays, fluxes and fireclay. For the manufacture of ceramic tiles for floors using high-grade plastic clay with a long sintering interval, sometimes with lagging additives.

Таким образом, для изготовления керамических изделий разного назначения используют разные специальные смеси, приготовленные из глин различных месторождений с использованием различных добавок. Это усложняет производство керамических изделий. Кроме того, дегидратация жирных глин при температуре 400-500^oC, применяемая в производстве клинкерного кирпича, требует дополнительного расхода энергоресурсов. Использование шамота в производстве кислотоупорного кирпича удорожает его себестоимость, т.к. шамот представляет собой термообработанную до полного спекания при высокой температуре глину.Thus, for the manufacture of ceramic products for various purposes, different special mixtures are used, prepared from clays of various deposits using various additives. This complicates the production of ceramic products. In addition, dehydration of greasy clays at a temperature of 400-500 ^o C, used in the production of clinker bricks, requires additional energy consumption. The use of chamotte in the production of acid-resistant bricks increases its cost, since chamotte is a clay heat-treated to complete sintering at high temperature.

Поэтому поиск специалистов в области керамики направлен на исследование свойств природных минералов, особенно полевошпатовых пород в качестве добавок в сырьевые смеси. Therefore, the search for specialists in the field of ceramics is aimed at studying the properties of natural minerals, especially feldspar rocks as additives in raw mixes.

Известна попытка использовать для изготовления керамических изделий полевошпатовой породы-гранодиорита (Реферативная информация ВНИИЭСМ, серия "Промышленность керамических стеновых материалов и пористых заполнителей", М, 1976 г, выпуск 10). Это решение является наиболее близким к заявляемому. В известном решении в качестве отощителя используют гранодиорит Шамхорского месторождения. Химический состав этого минерала содержит 60,96% SiO₂, 17,61% Al₂O₃, 5,40% Fe₂O₃, 4,47% CaO, 3,30% MgO, 0,30% SO₃, 5,9% R₂O + Na₂O, 2,06% п.п.п.There is a known attempt to use feldspar-granodiorite for the manufacture of ceramic products (Abstract of VNIIESM, series "Industry of ceramic wall materials and porous aggregates", M, 1976, issue 10). This solution is the closest to the claimed. In the known solution, granodiorite of the Shamkhor deposit is used as an abacus. The chemical composition of this mineral contains 60.96% SiO ₂ , 17.61% Al ₂ O ₃ , 5.40% Fe ₂ O ₃ , 4.47% CaO, 3.30% MgO, 0.30% SO ₃ , 5 , 9% R ₂ O + Na ₂ O, 2.06% p.p.p.

Соотношение основных структурообразующих оксидов в химсоставе известной породы SiО₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ в процессе обжига с глинистой составляющей не позволяет получить плотную, прочную водостойкую структуру изделия. Поэтому сфера применения известной смеси - изготовление глиняного кирпича невысокого качества.The ratio of the main structure-forming oxides in the chemical composition of the known rock SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ during the firing process with a clay component does not allow to obtain a dense, durable waterproof structure of the product. Therefore, the scope of the known mixture is the manufacture of clay brick of low quality.

Задача настоящего изобретения - создание универсальной сырьевой смеси для изготовления высококачественных керамических изделий, обладающей способностью к "управлению" свойствами получаемых из нее изделий и за счет этого позволяющей использовать практически единую технологию для изделий различного назначения. The objective of the present invention is the creation of a universal raw mix for the manufacture of high-quality ceramic products with the ability to "control" the properties of products obtained from it and, due to this, allows the use of a practically uniform technology for products for various purposes.

Для решения поставленной задачи сырьевая смесь содержит глинистые компоненты и полевошпатовую породу-гранодиорит, в химический состав которого входят SiO₂ 63,37-67,96%, Al₂O₃ 13,15-17,99%, Fe₂O₃ 0,40-2,28%, FeO 1,87-4,08%, Na₂O 2,20-4,42%, K₂O 1,74-4,97%
при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Глинистые компоненты - 40 - 95
Гранодиорит - 5 - 60
Сущность изобретения заключается в том, что, исследуя полевошпатовые породы в качестве активного спекающего наполнителя в глинистосодержащих сырьевых смесях для изготовления различных керамических изделий, обнаружилось, что наилучших свойств по уплотнению, упрочнению и соответствующему минералообразованию изделий удалось достигнуть при использовании полевошпатовой породы определенного химического состава. Химический состав этой породы, как основной оценочный параметр для разграничения по стандартной классификации, принадлежит гранодиориту.To solve this problem, the raw material mixture contains clay components and feldspar rock-granodiorite, the chemical composition of which includes SiO ₂ 63.37-67.96%, Al ₂ O ₃ 13.15-17.99%, Fe ₂ O ₃ 0, 40-2.28%, FeO 1.87-4.08%, Na ₂ O 2.20-4.42%, K ₂ O 1.74-4.97%
in the following ratio of components of the mixture, wt.%:
Clay components - 40 - 95
Granodiorite - 5 - 60
The essence of the invention lies in the fact that by studying feldspar rocks as an active sintering filler in clay-containing raw material mixtures for the manufacture of various ceramic products, it was found that the best properties for compaction, hardening and appropriate mineral formation of products were achieved using feldspar rock of a certain chemical composition. The chemical composition of this rock, as the main evaluation parameter for differentiation according to the standard classification, belongs to granodiorite.

Количественное соотношение основных структурообразующих оксидов SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, Na₂O, K₂O является необходимым и достаточным для того, чтобы, используя одну и ту же сырьевую смесь и практически единую технологию производства, изменяя при этом количественное соотношение гранодиорита в сырьевой смеси и используя широкий интервал температур, можно получать различные керамические изделия с высокими качественными характеристиками. При этом этими характеристиками можно "управлять", т.е. получать высокие либо механические свойства, либо кислотостойкость или термостойкость и морозостойкость и пр., а также нужные сочетания свойств.The quantitative ratio of the main structure-forming oxides SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ , FeO, Na ₂ O, K ₂ O is necessary and sufficient so that, using the same raw material mixture and almost the same production technology, changing while the quantitative ratio of granodiorite in the raw material mixture and using a wide temperature range, it is possible to obtain various ceramic products with high quality characteristics. Moreover, these characteristics can be "controlled", i.e. to obtain high either mechanical properties, or acid resistance or heat resistance and frost resistance, etc., as well as the desired combination of properties.

Пример. Кислотоупорный и клинкерный кирпич изготавливали из новой смеси следующим образом. Example. Acid-resistant and clinker bricks were made from the new mixture as follows.

Вначале готовили сырьевую смесь путем совместного или раздельного помола составляющих компонентов в шаровых или шахтных мельницах. Размолотые материалы увлажняли до влажности 17-19%, формовали, сушили и обжигали кислотоупорный кирпич при температуре 1180^oC, клинкерный - при температуре 1210^oC. Сырьевую смесь для керамической плитки для полов (неглазурованной) готовили путем размола гранодиорита и каолина в шаровых мельницах мокрым способом и роспуском глины в мешалках с последующим смешиванием компонентов, дальнейшей сушкой в распылительных сушилках до получения пресс-порошка с влажностью 6-8%. Из пресс-порошка прессовали плитки требуемых размеров, сушили и обжигали при температуре 1150-1180^oC.Initially, the raw material mixture was prepared by joint or separate grinding of the constituent components in ball or mine mills. The milled materials were moistened to a moisture content of 17-19%, molded, dried and fired acid-resistant brick at a temperature of 1180 ^o C, clinker - at a temperature of 1210 ^o C. The raw material mixture for ceramic tiles for floors (unglazed) was prepared by grinding granodiorite and kaolin in ball mills wet method and the dissolution of clay in the mixers, followed by mixing the components, further drying in spray dryers to obtain a press powder with a moisture content of 6-8%. Tiles of the required dimensions were pressed from the press powder, dried and fired at a temperature of 1150-1180 ^o C.

Сырьевую смесь для санитарно-технических изделий - керамических умывальника, унитаза и бачка к нему - готовили путем размола гранодиорита и каолина в шаровых мельницах мокрым способом и роспуском глины в мешалках с последующим смешиванием компонентов Полученный шликер влажностью 30% заливали в гипсовые формы, соответствующие получаемым изделиям, и закрепляли композицию выдерживанием в формах до получения на ее стенках слоя толщиной 10-13 мм. Остатки шликера сливали для последующего использования. Полученный полуфабрикат изделия подвяливали, извлекали из формы и сушили при температуре 105-110^oC. Далее покрывали слоем глазури, сушили и обжигали при температуре 1250^oC.The raw material mixture for sanitary products - ceramic washbasin, toilet bowl and cistern for it - was prepared by grinding granodiorite and kaolin in ball mills by wet method and dissolving clay in mixers, followed by mixing the components. The resulting slip with a moisture content of 30% was poured into gypsum molds corresponding to the products obtained , and the composition was fixed by aging in molds until a layer with a thickness of 10-13 mm was obtained on its walls. The remaining slurry was poured for later use. The resulting semi-finished product was dried, removed from the mold and dried at a temperature of 105-110 ^o C. Then covered with a layer of glaze, dried and fired at a temperature of 1250 ^o C.

В табл. 1 приведены пределы содержания в химическом составе основных структурообразующих оксидов в % гранодиоритов Северского месторождения Свердловской области, Монетного месторождения Кедровского массива Свердловской области, месторождения Челябинского массива. Для исследований химического и минерального составов гранодиоритов были использованы фондовые геологические материалы АО "УРАЛГЕОЛСТРОМ", а также данные экспериментов, выполненные ОАО "Завод керамических изделий". In the table. Table 1 shows the content limits in the chemical composition of the main structure-forming oxides in% of granodiorites of the Seversky deposit in the Sverdlovsk region, the Monet deposit of the Kedrovsky massif of the Sverdlovsk region, and the deposits of the Chelyabinsk massif. To study the chemical and mineral compositions of granodiorites, we used stock geological materials of URALGEOLSTROM JSC, as well as experimental data from JSC Ceramic Products Plant.

В табл. 2 приведены составы заявляемой смеси, в таблице 3 - свойства полученных изделий. In the table. 2 shows the compositions of the inventive mixture, in table 3 - the properties of the obtained products.

Как видно из табл. 2, гранодиорит может входить, как спекающий наполнитель, в составы сырьевых смесей для изготовления керамических изделий различного назначения. As can be seen from the table. 2, granodiorite can enter, as a sintering filler, in the compositions of raw mixes for the manufacture of ceramic products for various purposes.

При изготовлении, например, кислотоупорного кирпича он может полностью заменить дорогостоящий шамот (составы 5, 6) при достижении при этим более высоких качественных показателей по кислотостойкости и термостойкости. Термостойкость изделий, полученных из смесей составов 5, 6, составляет 14 теплосмен при требованиях стандарта в 3 теплосмены. In the manufacture of, for example, acid-resistant brick, it can completely replace expensive chamotte (compositions 5, 6), while achieving higher quality indicators for acid resistance and heat resistance. The heat resistance of products obtained from mixtures of compositions 5, 6 is 14 heat exchangers with the requirements of a standard of 3 heat exchangers.

Добавка гранодиорита в количестве всего лишь 5 мас.% в традиционный состав смеси для кислотоупорного кирпича, содержащий глину и шамот (состав 4), приводит к повышению его кислотостойкости при сохранении термостойкости в пределах требований стандарта. The addition of granodiorite in an amount of only 5 wt.% To the traditional composition of the mixture for acid-resistant bricks, containing clay and chamotte (composition 4), leads to an increase in its acid resistance while maintaining heat resistance within the limits of the standard.

Как видно из табл. 3, при изготовлении изделий из заявляемой смеси наиболее важные качественные показатели - предел прочности при сжатии, кислотостойкость, термостойкость для кислотоупорных изделий, низкое водопоглощение, предел прочности при сжатии, морозостойкость для клинкерного кирпича, низкое водопоглощение, предел прочности при изгибе, износостойкость и морозостойкость плитки для полов -удовлетворяют и даже превышают требования действующих стандартов на эти изделия. В сравнении же с прототипом предел прочности при сжатии у изделий из заявляемой смеси в 6-7 раз выше (составы 1-6, 10-12). Поэтому возможно изготовление клинкерного и кислотоупорного кирпичей. Предел прочности при изгибе в изделиях из новой смеси в 10 раз выше (составы 7-9). Поэтому возможно изготовление керамической плитки для полов. Наиважнейший показатель для керамических изделий - водопоглощение в 10 и более раз ниже, чем в изделии по прототипу, а в санитарно-технических изделиях его удалось получить в 10 раз превышающим требованиям отечественных стандартов и соответствующим требованиям стандартов мировых. As can be seen from the table. 3, in the manufacture of products from the inventive mixture, the most important quality indicators are the compressive strength, acid resistance, heat resistance for acid-resistant products, low water absorption, compressive strength, frost resistance for clinker brick, low water absorption, flexural strength, wear resistance and frost resistance of tiles for floors - they satisfy and even exceed the requirements of current standards for these products. In comparison with the prototype, the compressive strength of products from the inventive mixture is 6-7 times higher (compositions 1-6, 10-12). Therefore, it is possible to manufacture clinker and acid-resistant bricks. The bending strength in products from the new mixture is 10 times higher (compositions 7–9). Therefore, it is possible to manufacture ceramic tiles for floors. The most important indicator for ceramic products - water absorption is 10 or more times lower than in the product according to the prototype, and in sanitary products it was possible to obtain it 10 times higher than the requirements of domestic standards and the corresponding requirements of world standards.

Заявляемая смесь исследована и опробована в ОАО "Завод керамических изделий" г. Екатеринбург и готовится к широкому внедрению. The inventive mixture is investigated and tested in JSC "Plant of ceramic products" in Yekaterinburg and is preparing for widespread implementation.

Claims

The raw material mixture for the manufacture of ceramic products, including clay components and feldspar rock-granodiorite, characterized in that it contains granodiorite, the chemical composition of which includes oxides SIO ₂ 63.37 - 67.98%; Al ₂ O ₃ 13.5 - 17.99%; Fe ₂ O ₃ 0.40 - 2.28%; FeO 1.87 - 4.08%; Na ₂ O 2.20 - 4.42%; K ₂ O 1.74 - 4.97 in the following ratio of components of the composition, wt.%
Clay components - 40 - 95
Granodiorite - 5 - 60