RU2176223C1

RU2176223C1 - Ceramic body for manufacturing building products

Info

Publication number: RU2176223C1
Application number: RU2000107768/03A
Authority: RU
Inventors: А.В. Корнилов; А.Ф. Шамсеев; В.М. Гонюх; митов П.О. Абл; П.О. Аблямитов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-11-27

Abstract

FIELD: manufacture of building ceramic materials, preferably brick and facing ceramic stones. SUBSTANCE: ceramic body comprises, wt %: low-melting clay, 25-60; zeolite, 26-36; opal-crystobalite, 3-27; calcite 0-5; quartz 1-10; glauconite, 0-4; clay minerals with particle size of less than 1 mm, 40-75. The resulting products have high physico-mechanical and heat insulating properties. EFFECT: improved properties of the ceramic body. 4 tbl

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для производства строительной керамики, преимущественно кирпича и облицовочных керамических камней. The invention relates to building materials and can be used for the production of building ceramics, mainly bricks and facing ceramic stones.

Известна керамическая масса для изготовления стеновых изделий, которая с целью повышения прочности и снижения водопоглощения изделий включает, мас.%: глина 70-80 и отходы дробления кристаллических сланцев фракции менее 0,63 мм 20-30. Предел прочности на сжатие изделий из известной керамической массы составляет 39,0 - 48,3 МПа (Авторское свидетельство СССР N 1054324, МПК 3 CO 4В 33/00, 15.11.82). Known ceramic mass for the manufacture of wall products, which in order to increase strength and reduce water absorption of products includes, wt.%: Clay 70-80 and the crushing waste of crystalline shale fractions of less than 0.63 mm 20-30. The compressive strength of products of known ceramic mass is 39.0 - 48.3 MPa (USSR Author's Certificate N 1054324, IPC 3 CO 4В 33/00, 11/15/82).

Известна керамическая масса для изготовления преимущественно кирпича, включающая, мас. %: глина 72-90, отсев ортофира фракции 0,15-2,0 мм 10-28. Предел прочности на сжатие составляет 24,6-29,3 МПа (Авторское свидетельство N 881066, МПК 3 CO 4B 33/00, 15.11.81). Known ceramic mass for the manufacture of predominantly brick, including, by weight. %: clay 72-90, screening of the orthofira fraction 0.15-2.0 mm 10-28. The compressive strength is 24.6-29.3 MPa (Author's certificate N 881066, IPC 3 CO 4B 33/00, 11/15/81).

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных керамических масс, является то, что изделия из известных керамических масс известного состава обладают невысокими прочностными характеристиками. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using known ceramic masses is that products from known ceramic masses of known composition have low strength characteristics.

Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является состав керамической массы для изготовления строительных изделий, включающий, мас. %: легкоплавкая глина 90-95 и природный цеолит 5-10. Предел прочности на сжатие изделий из известной керамической массы 43,0-48,0 МПа (Авторское свидетельство СССР N 485993, МПК 2 CO 4B 33/00, 30.09.75). Closest to the claimed invention, the composition of the same purpose for the totality of features is the composition of the ceramic mass for the manufacture of building products, including, by weight. %: fusible clay 90-95 and natural zeolite 5-10. The compressive strength of products from a well-known ceramic mass is 43.0-48.0 MPa (USSR Author's Certificate N 485993, IPC 2 CO 4B 33/00, 30.09.75).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной керамической массы, принятой за прототип, относят то, что изделия из нее обладают невысоким пределом прочности к сжатию и довольно высоким значением объемного веса. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the well-known ceramic mass adopted as a prototype include the fact that products made of it have a low compressive strength and a rather high volumetric weight.

С учетом повышенных требований по теплоизоляционным характеристикам к стеновым изделиям необходимо выпускать высокопустотные кирпичи, но с высокими показателями механической прочности на сжатие. Given the increased requirements for thermal insulation characteristics of wall products, it is necessary to produce high-hollow bricks, but with high rates of mechanical compressive strength.

Задачей изобретения является получение керамического кирпича с высокими прочностными характеристиками и теплоизоляционными свойствами с вовлечением в производство нового вида местного сырья. The objective of the invention is to obtain ceramic bricks with high strength characteristics and insulating properties with the involvement in the production of a new type of local raw materials.

Технический результат - повышение предела прочности на сжатие и улучшение теплоизоляционных свойств. The technical result is an increase in compressive strength and improved thermal insulation properties.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная керамическая масса для изготовления строительных изделий, включающая легкоплавкую глину и технологическую минеральную добавку, согласно изобретению в качестве технологической минеральной добавки содержит глину цеолитсодержащую смешанного минерального состава, содержащую, мас.%: цеолит 26-36, опал-кристобалит 3-27, кальцит 0-5, кварц 1-10, глауконит 0-4, глинистые минералы 20-65, с размером частиц менее 1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина легкоплавкая 25-60, глина цеолитсодержащая 40-75. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the known ceramic mass for the manufacture of building products, including low-melting clay and technological mineral additive, according to the invention as a technological mineral additive contains zeolite clay of mixed mineral composition, containing, wt.%: Zeolite 26-36 , opal-cristobalite 3-27, calcite 0-5, quartz 1-10, glauconite 0-4, clay minerals 20-65, with a particle size of less than 1 mm in the following ratio of components, wt.%: gly on fusible 25-60, zeolite-containing clay 40-75.

Месторождения и проявления цеолитсодержащих глин Альбского возраста приурочены к Ульяновско-Саратовскому прогибу и обнаружены в Ульяновской области, Чувашской Республике, Республике Татарстан (Кушкувайское и Городищенское проявление). В таблице 1 приведен химический состав цеолитсодержащей глины и легкоплавкой глины. Следует отметить высокое содержание в цеолитовой глине опалового вещества (SiO₂ _раст _вори _мого ₁₀ _-25%).Deposits and occurrences of zeolite-bearing clays of Albian age are confined to the Ulyanovsk-Saratov trough and were discovered in the Ulyanovsk region, the Chuvash Republic, the Republic of Tatarstan (Kushkuvayskoe and Gorodishchensky occurrence). Table 1 shows the chemical composition of zeolite-containing clay and low-melting clay. It should be noted a high content of zeolitic substances opal clay (SiO ₂ _Vorya _stretched _forward ₁₀ _-25%).

Использование цеолитсодержащей глины в заявленной керамической массе способствует образованию в процессе обжига силикатов натрия, калия и кальция за счет наличия в ней в оптимальном соотношении цеолита и аморфного кремнезема, что обеспечивает получение высокопрочной мелкопористой кристаллической структуры. Это приводит к повышению прочностных характеристик при меньшей объемной массе образцов, обеспечивающей хорошие теплоизоляционные свойства. The use of zeolite-containing clay in the claimed ceramic mass contributes to the formation of sodium, potassium and calcium silicates during the firing process due to the presence in it of an optimal ratio of zeolite and amorphous silica, which provides a high-strength finely porous crystalline structure. This leads to an increase in strength characteristics with a lower bulk density of the samples, providing good thermal insulation properties.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемая керамическая масса от известной отличается новым компонентом, а именно цеолитсодержащей глиной. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Новизна". Comparative analysis with the prototype showed that the claimed ceramic mass from the known differs in a new component, namely zeolite-containing clay. Therefore, the claimed invention meets the condition of "Novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "Изобретательский уровень" заявитель провел поиск по патентным и научно-техническим источникам информации известных решений, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного вещества. To verify compliance of the claimed invention with the condition "Inventive step", the applicant conducted a search on patent and scientific and technical sources of information of known solutions that match the distinctive features of the claimed substance from the prototype.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "Inventive step".

Пример, подтверждающий возможность осуществления изобретения. An example confirming the possibility of carrying out the invention.

Изделия из заявленной керамической массы изготовляются по общепринятой технологии керамического производства, способом полусухого прессования или пластического формования. Products from the declared ceramic mass are manufactured according to the generally accepted technology of ceramic production, by the method of semi-dry pressing or plastic molding.

Подготовка глинистого сырья при пластическом способе включает в себя сушку сырья, дробление на щековой дробилке, замачивание водой из расчета получения нормальной формовочной влажности, вылеживание массы в течение суток. При полусухом способе прессования из увлажненной массы получают гранулы на шнековом смесителе диаметром 10 мм, сушат гранулы при 100-110^oC до влажности 9-11%, измельчают гранулы и получают пресс-порошок, состоящий из двух примерно одинаковых в количественном отношении фракций с размером частиц от 2,5 до 1,25 мм и менее 1,25 мм.The preparation of clay raw materials in the plastic method includes drying the raw materials, crushing on a jaw crusher, soaking with water in order to obtain normal molding moisture, curing the mass during the day. In the semi-dry method of pressing from a moistened mass, granules are obtained on a screw mixer with a diameter of 10 mm, the granules are dried at a temperature of 100-110 ^o C to a moisture content of 9-11%, the granules are crushed and a press powder is obtained consisting of two fractions of approximately the same quantitative fraction with size particles from 2.5 to 1.25 mm and less than 1.25 mm.

Приготовление минеральной добавки включает в себя сушку, дробление цеолитсодержащей глины до размеров частиц менее 1 мм, затем ее смешивают с глиной (при пластическом способе) или глинистым пресс-порошком (при полусухом способе) с влажностью 7-10% и полученную шихту выдерживают в течение 2 суток. The preparation of the mineral additive includes drying, crushing the zeolite-containing clay to particle sizes less than 1 mm, then it is mixed with clay (with a plastic method) or clay press powder (with a semi-dry method) with a moisture content of 7-10% and the resulting mixture is kept for 2 days

Формование образцов при полусухом прессовании проводят при давлении 20-25 МПа. Сушат образцы в сушильной камере при 35-80^oC, обжигают в печах при температуре 1000-1050^oC.Formation of samples during dry pressing is carried out at a pressure of 20-25 MPa. Samples are dried in a drying chamber at 35-80 ^o C, burned in furnaces at a temperature of 1000-1050 ^o C.

В таблице 2 приведены составы сырьевой смеси для изготовления керамических изделий. Table 2 shows the composition of the raw mix for the manufacture of ceramic products.

В таблице 3 приведены физико-механические показатели, полученные из заявленной керамической массы, в зависимости от состава исходных компонентов. Table 3 shows the physico-mechanical properties obtained from the claimed ceramic mass, depending on the composition of the starting components.

Из приведенных данных следует, что оптимальные значения физико-механических показателей изделий из заявляемой керамической массы достигаются при соотношении компонентов, приведенных в составах N 2 и N 3. From the above data it follows that the optimal values of physico-mechanical properties of products from the claimed ceramic mass are achieved when the ratio of the components given in the compositions N 2 and N 3.

В таблице 4 показано влияние размеров частиц цеолитсодержащей глины на прочность к сжатию в получаемых изделиях из керамической массы для состава N 3. Table 4 shows the effect of particle sizes of zeolite-containing clay on the compressive strength in the resulting products from ceramic mass for composition No. 3.

Как следует из данных таблицы 4, при заявляемом составе керамической массы оптимальным размером частиц породы является менее 1 мм, т.к. мелкие частицы равномерно распределяются по объему глиномассы. Она становится более гомогенизированной, и процесс обмена протекает более интенсивно, что способствует получению достаточно прочных образцов и удовлетворяющих по внешнему виду стандартам. При введении в глину добавки с размером частиц более 1 мм образцы не соответствуют требованиям ГОСТа (на поверхности наблюдаются точечные разрушения), а значение прочности к сжатию несколько снижается. As follows from the data of table 4, with the claimed composition of the ceramic mass, the optimal particle size of the rock is less than 1 mm, because fine particles are evenly distributed throughout the clay mass. It becomes more homogenized, and the exchange process proceeds more intensively, which contributes to the production of sufficiently strong samples and satisfactory standards in appearance. When additives with a particle size of more than 1 mm are introduced into the clay, the samples do not meet the requirements of GOST (point fractures are observed on the surface), and the value of compressive strength decreases slightly.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленную керамическую массу при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в производстве строительных материалов;
заявленная керамическая масса обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно увеличение прочности изделий к сжатию;
для заявленной керамической массы в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность ее получения с помощью описанных в заявке примеров.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
means embodying the claimed ceramic mass in its implementation, is intended for use in industry, namely in the production of building materials;
the claimed ceramic mass ensures the achievement of the technical result perceived by the applicant, namely an increase in the compressive strength of the products;
for the claimed ceramic mass in the form as described in the independent clause of the claims, the possibility of its preparation using the examples described in the application is confirmed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "Industrial applicability".

Использование заявляемого изобретения позволит производить кирпич с высокими прочностными и теплоизоляционными свойствами. Прочность на сжатие у кирпича из заявляемой керамической массы в 1,1-1,4 раза выше, чем у прототипа. Using the claimed invention will allow the production of bricks with high strength and thermal insulation properties. The compressive strength of a brick made of the claimed ceramic mass is 1.1-1.4 times higher than that of the prototype.

Claims

Ceramic mass for the manufacture of building products, including low-melting clay and technological mineral additive, characterized in that as technological mineral additives contain clay zeolite-containing mixed mineral composition containing, wt.%:
Zeolite - 26 - 36
Opal Cristobalite - 3 - 27
Calcite - 0 - 5
Quartz - 1 - 10
Glauconite - 0 - 4
Clay minerals - 20 - 65
with a particle size of less than 1 mm, with the following ratio of components, wt.%:
Low-melting clay - 25 - 60
Zeolite-containing clay of mixed mineral composition with a particle size of less than 1 mm - 40 - 75