RU2176224C2

RU2176224C2 - Ceramic body for manufacturing wall products

Info

Publication number: RU2176224C2
Application number: RU99123775/03A
Authority: RU
Inventors: А.В. Корнилов; В.М. Гонюх; А.Ф. Шамсеев; митов П.О. Абл; П.О. Аблямитов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-11-27

Abstract

FIELD: more particularly construction of buildings. SUBSTANCE: ceramic body comprises clay and industrial additive. The latter is carbonate-silica rock at ratio of calcium to silicon oxides of 0.31-0.34, ratios of components being as follows, wt %: low melting clay 55-65, carbonate-silica rock, 35-45. EFFECT: reduced volume weight of ceramic body. 4tbl

Description

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству кирпича и камней керамических. The invention relates to building materials, namely the production of bricks and ceramic stones.

Известна керамическая масса для получения строительного элемента для стен, например кирпича с повышенной теплоизоляцией на основе керамической массы состава: глины 85-70% и диатомовой муки 15-30% /1/. A ceramic mass is known for producing a building element for walls, for example, brick with increased thermal insulation based on a ceramic mass of the composition: clay 85-70% and diatom flour 15-30% / 1 /.

К причинами, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, относится то, что в известной керамической массе используют дефицитную и дорогую диатомовую землю, которая обладает большой пористостью, малыми объемной массой и адсорбционными свойствами (Справочник по химии цемента. Стройиздат, Ленинград, 1980, с. 61) и вследствие этого имеет многоцелевое назначение в более ценной продукции, что делает экономически нецелесообразным применение таких композиций в производстве кирпича керамического. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known substance include the fact that the well-known ceramic mass uses scarce and expensive diatomaceous earth, which has high porosity, low bulk density and adsorption properties (Handbook of cement chemistry. Stroyizdat, Leningrad, 1980, p. 61) and as a result it has a multi-purpose purpose in more valuable products, which makes it economically inexpedient to use such compositions in the production of brick ke amicheskogo.

Известна керамическая масса для изготовления преимущественно кирпича повышенной прочности, включающая в вес.%: глину 72-90 и отощающую добавку, представляющую собой отсев ортофира фракции 0,15-2,0 мм, 10-28 /2/. Known ceramic mass for the manufacture of predominantly brick of increased strength, including in wt.%: Clay 72-90 and a thinning additive, which is a screening of the orthofira fraction 0.15-2.0 mm, 10-28 / 2 /.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, относят то, что в известной керамической массе используют отсев плотной, малокремнистой и непористой породы, вследствие чего получают кирпич высокой плотности (более 1800 кг/м³) с плохими теплоизоляционными свойствами.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known substance include the fact that a dense, low-silicon and non-porous rock screenings are used in a known ceramic mass, as a result of which a high-density brick (more than 1800 kg / m ³ ) with poor thermal insulation properties is obtained.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является керамическая масса для изготовления стеновых изделий, в том числе кирпичей, включающая 20-80 мас.% глины, 20-80 мас. % известковых материалов, в качестве которых могут быть использованы карбонатно-кремнеземистые породы - волластонит, диопсид с размерами частиц менее 1 мм [3]. The closest analogue to the claimed invention, the composition of the same purpose for a combination of characteristics is a ceramic mass for the manufacture of wall products, including bricks, including 20-80 wt.% Clay, 20-80 wt. % of calcareous materials, which can be used carbonate-siliceous rocks - wollastonite, diopside with particle sizes less than 1 mm [3].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного состава, принятого за прототип, относят то, что введение в керамическую массу волластонита обеспечивает при обжиге минимальное выделение газов, что способствует формированию крепкого черепка, но с низкой пористостью, а следовательно, кирпичи, изготовленные из известной керамической массы, будут обладать невысокими теплоизоляционными характеристиками. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known composition adopted for the prototype include the fact that the introduction of wollastonite into the ceramic mass ensures a minimum gas emission during firing, which contributes to the formation of a strong shard, but with low porosity, and therefore bricks, made of well-known ceramic mass, will have low thermal insulation characteristics.

Технической задачей изобретения является получение керамического кирпича с высокими теплоизоляционными свойствами. Одним из физико-механических показателей, который влияет на улучшение теплоизоляционных свойств, является объемный вес изделия, чем он меньше, тем выше теплоизоляционные свойства керамического кирпича. An object of the invention is to obtain ceramic bricks with high thermal insulation properties. One of the physical and mechanical parameters that affects the improvement of thermal insulation properties is the volumetric weight of the product, the smaller it is, the higher the thermal insulation properties of ceramic bricks.

Технический результат - снижение объемного веса керамической массы. EFFECT: reduced bulk density of ceramic mass.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной керамической массе для изготовления стеновых изделий, включающей глину и минеральную добавку карбонатно-кремнеземистой породы с размерами частиц менее 1 мм, по изобретению используют карбонатно-кремнеземистую пористую породу с соотношением оксидов кальция и кремния, равным 0,31-0,34, образующую в процессе обжига кристаллические соединения волластонита CaO • SiO₂ и геленита-мелилита Ca₂(Al, Mg, Si)Si₂O при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
Глина легкоплавкая - 55-65
Карбонатно-кремнеземистая порода с соотношением оксидов кальция и кремния 0,31-0,34 - 35-45
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая керамическая масса отличается от известной карбонатно-кремнеземистой пористой породой с соотношением оксидов кальция и кремния, равным 0,31-0,34, образующей в процессе обжига кристаллические соединения волластонита и геленита-мелилита, которые интенсифицируют образование высокопористой и прочной кристаллической структуры керамических материалов. Это приводит к снижению объемного веса при достаточной прочности образцов, что обеспечивает хорошие теплоизоляционные свойства.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known ceramic mass for the manufacture of wall products, including clay and a mineral additive of carbonate-siliceous rock with particle sizes less than 1 mm, the invention uses carbonate-siliceous porous rock with a ratio of calcium and silicon oxides, equal to 0.31-0.34, forming during the firing process crystalline compounds of wollastonite CaO • SiO ₂ and gelenite-melilite Ca ₂ (Al, Mg, Si) Si ₂ O in the following ratio of components, in wt.%:
Low-melting clay - 55-65
Carbonate-siliceous rock with a ratio of calcium and silicon oxides of 0.31-0.34 - 35-45
Comparative analysis with the prototype shows that the inventive ceramic mass differs from the well-known carbonate-siliceous porous rock with a ratio of calcium and silicon oxides equal to 0.31-0.34, forming crystalline compounds of wollastonite and gelenite-melilite during firing, which intensify the formation of highly porous and strong crystalline structure of ceramic materials. This leads to a decrease in bulk density with sufficient strength of the samples, which provides good thermal insulation properties.

Месторождение карбонатно-кремнеземистых пористых пород, используемых в изобретении, расположено в Республике Татарстан в Дрожжановском районе. Это осадочная порода мергельно-кремнистого типа, которая содержит, в мас.%: опал-кристобалита 25-35, клиноптилолита 13-22, кальцита 11-30, глинистых минералов 12-25. В табл. 1 приведен химический состав данной породы и используемой легкоплавкой глины. The field of carbonate-siliceous porous rocks used in the invention is located in the Republic of Tatarstan in the Drozhzhanovsky district. This is a sedimentary rock of marl-siliceous type, which contains, in wt.%: Opal-cristobalite 25-35, clinoptilolite 13-22, calcite 11-30, clay minerals 12-25. In the table. 1 shows the chemical composition of this rock and used low-melting clay.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиски по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемой керамической массе, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including searches by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the seen technical result in the claimed ceramic mass set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений, совпадающих с отличительными признаками заявленной керамической массы. 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. To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known technical solutions that match the distinguishing features of the claimed ceramic mass. 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, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Пример, подтверждающий возможность осуществления изобретения. Изделия из заявляемой керамической массы изготавливают по общепринятой технологии керамического производства способом пластического формования при температуре обжига 1020 - 1050^oC. Подготовка глинистого сырья включает в себя сушку сырья, дробление на щековой дробилке, замачивание водой из расчета получения нормальной формовочной влажности, вылеживание массы в течение суток.An example confirming the possibility of carrying out the invention. The products of the claimed ceramic mass are made according to the generally accepted technology of ceramic production by plastic molding at a firing temperature of 1020 - 1050 ^o C. Preparation of clay raw materials includes drying of raw materials, crushing on a jaw crusher, soaking with water in order to obtain normal molding moisture, aging the mass for days.

Приготовление минеральной добавки включает в себя сушку, дробление карбонатно-кремнеземистой пористой породы до размеров частиц менее 1 мм, последующее ее смешение с глиной и выдерживание полученной шихты в течение 2 суток. Формование образцов проводят в шнековом пресс-смесителе. Сушат образцы в сушильной камере при 35-80^oC, обжигают в печах при температуре 1020-1050^oC.The preparation of a mineral additive includes drying, crushing carbonate-siliceous porous rock to a particle size of less than 1 mm, its subsequent mixing with clay and keeping the resulting mixture for 2 days. The samples are molded in a screw press mixer. Samples are dried in a drying chamber at 35-80 ^o C, burned in furnaces at a temperature of 1020-1050 ^o C.

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

В табл. 3 приведены физико-механические показатели изделий, полученных из заявляемой керамической массы, в зависимости от состава исходных компонентов. In the table. 3 shows the physical and mechanical properties of products obtained from the inventive ceramic mass, depending on the composition of the starting components.

Из данных табл. 3 следует, что при содержании карбонатно-кремнеземистой пористой породы в количестве 30 мас.% объемный вес образцов не снижается. Добавка в глину 50 мас.% исследуемой породы приводит к резкому ухудшению формовочных свойств керамической массы. Оптимальные значения физико-механических показателей изделий из заявляемой керамической массы достигается при соотношении компонентов, приведенных в смеси N 2 и 3. From the data table. 3 it follows that when the content of carbonate-siliceous porous rock in the amount of 30 wt.% The bulk weight of the samples is not reduced. The addition of 50 wt.% Of the studied rock to clay leads to a sharp deterioration in the molding properties of the ceramic mass. The optimal values of physico-mechanical properties of products from the claimed ceramic mass is achieved with a ratio of components given in a mixture of N 2 and 3.

В табл. 4 показано, что при выбранном оптимальном составе керамической массы (состава N 2) оптимальное соотношение оксидов CaO:SiO₂ в карбонатно-кремнеземистой пористой породе находится в пределах 0,25 - 0,34. Смещение этого соотношения влево приводит к увеличению объемного веса, так как в этом случае пористость черепка недостаточна, смещение вправо приводит к образованию слишком высокопористой керамической структуры, поэтому прочность на сжатие снижается.In the table. Figure 4 shows that for the selected optimal composition of the ceramic mass (composition N 2), the optimal ratio of CaO: SiO ₂ oxides in the carbonate-siliceous porous rock is in the range 0.25 - 0.34. A shift of this ratio to the left leads to an increase in bulk density, since in this case the porosity of the crock is insufficient, a shift to the right leads to the formation of a too highly porous ceramic structure, so the compressive strength decreases.

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;
- 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;
- заявленная керамическая масса обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно снижение объемного веса изделий.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a tool embodying the claimed ceramic mass in its implementation is intended for use in industry, namely in the production of building materials;
- for the claimed ceramic mass in the form as described in the independent clause of the claims, the possibility of its production using the examples described in the application is confirmed;
- the claimed ceramic mass ensures the achievement of the perceived technical result of the applicant, namely the reduction in volumetric weight of the products.

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 теплоизоляционными свойствами. Using the claimed invention will allow the production of bricks with high thermal insulation properties.

Источники информации
1. DD. Экономический патент N 213914, МПК 4 C 04 B 21/00, 1985.Sources of information
1. DD. Economic patent N 213914, IPC 4 C 04 B 21/00, 1985.

2. SU, Авторское свидетельство N 881066, МПК 3 C 04 B 33/00, 1981, N 42, с. 128. 2. SU, Copyright certificate N 881066, IPC 3 C 04 B 33/00, 1981, N 42, p. 128.

3. З-ка Германии 2450944 A1, МПК C 04 B 33/02, 1976 (прототип). 3. The territory of Germany 2450944 A1, IPC C 04 B 33/02, 1976 (prototype).

Claims

Ceramic mass for the manufacture of wall products, including clay and a mineral additive of carbonate-siliceous rock with a particle size of less than 1 mm, characterized in that they use carbonate-siliceous rock with a ratio of calcium and silicon oxides of 0.31-0.34, forming in the firing process, crystalline compounds of wollastonite CaOxSiO ₂ and gelenite-melilite Ca ₂ (A1, Mg, Si) Si ₂ O in the following ratio of components, wt.%:
Low-melting clay - 55 - 65
Carbonate-siliceous rock with a ratio of calcium and silicon oxides of 0.31-0.34 - 35 - 45