RU2247696C1 - Ceramic binder of high-pressure steam curing and method for production of ceramic materials using the same - Google Patents
Ceramic binder of high-pressure steam curing and method for production of ceramic materials using the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247696C1 RU2247696C1 RU2003136888/03A RU2003136888A RU2247696C1 RU 2247696 C1 RU2247696 C1 RU 2247696C1 RU 2003136888/03 A RU2003136888/03 A RU 2003136888/03A RU 2003136888 A RU2003136888 A RU 2003136888A RU 2247696 C1 RU2247696 C1 RU 2247696C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- clay
- waste
- limestone
- binder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно керамических материалов, в том числе пористых и прессованных изделий, - и может быть использовано при изготовлении огнеупоров, теплоизоляционных материалов, глинозольного кирпича.The invention relates to the production of building materials, namely ceramic materials, including porous and extruded products, and can be used in the manufacture of refractories, heat-insulating materials, alumina brick.
Известно керамическое вяжущее, полученное термообработкой глины, известняка, золы бурых углей и отхода производства металлического висмута (а.с. СССР №1418312 А1, 23.08.1988, кл. С 04 В 7/38), содержащее, мас.%:It is known ceramic binder obtained by heat treatment of clay, limestone, brown coal ash and waste metal bismuth production (AS USSR No. 1418312 A1, 08/23/1988, class C 04 B 7/38), containing, wt.%:
- золу бурых углей 5,1-6,4- brown coal ash 5.1-6.4
- глинистый компонент 20,5-21,6- clay component 20.5-21.6
- отход производства металлического висмута 0,5-1,0- waste production of metallic bismuth 0.5-1.0
- мел остальное- chalk the rest
Недостатки известного керамического вяжущего:The disadvantages of the famous ceramic binder:
- узкий диапазон изменения состава вяжущего;- a narrow range of changes in the composition of the binder;
- специфичность одного из компонентов вяжущего, а именно: отхода производства металлического висмута;- the specificity of one of the components of the binder, namely: waste production of metallic bismuth;
- высокое содержание относительно дорогостоящего компонента - мела.- high content of a relatively expensive component - chalk.
Известен способ получения силикатного кирпича на основе известково-кремнеземистого вяжущего автоклавного твердения (Патент РФ №2000111927, кл. В 28 В 15/00, аналог), включающий:A known method of producing silicate brick based on lime-silica binder autoclave hardening (RF Patent No.2000111927, CL 28 V 15/00, analogue), including:
- смешение компонентов вяжущего;- mixing of binder components;
- смешение вяжущего с наполнителем;- mixing a binder with a filler;
- увлажнение смеси и гашение извести;- moistening the mixture and extinguishing lime;
- формование;- molding;
- автоклавную обработку формованных изделий.- Autoclave processing of molded products.
Недостатки известного способа:The disadvantages of this method:
- относительно высокая объемная масса изделий;- a relatively high bulk density of products;
- недостаточная механическая прочность изделий.- insufficient mechanical strength of the products.
Известен также способ изготовления керамических материалов на основе керамического вяжущего (Патент РФ №2204542 C1, C 04 B, 35/10, с.5, прототип), включающий:There is also a known method of manufacturing ceramic materials based on ceramic binder (RF Patent No. 2204542 C1, C 04 B, 35/10, p.5, prototype), including:
- смешение сырьевых компонентов: электрокорунда, сульфатно-спиртовой бражки и керамической связки - бентонита;- mixing of raw materials: electrocorundum, sulfate-alcohol mash and ceramic binder - bentonite;
- формование изделий;- molding of products;
- прессование в разъемной пресс-форме;- pressing in a split mold;
- сушку;- drying;
- обжиг сформованных изделий.- firing molded products.
Указанный способ эффективен при изготовлении дорогостоящей специфической керамики на основе высококачественного сырья: электрокорунд, бентонит, сульфатно-спиртовая бражка. При использовании дешевого сырья, отходов производств керамические материалы имеют низкое качество из-за неполноты гашения извести и негомогенности смеси.The specified method is effective in the manufacture of expensive specific ceramics based on high quality raw materials: electrocorundum, bentonite, sulfate-alcohol mash. When using cheap raw materials, production wastes, ceramic materials are of low quality due to incomplete extinguishing of lime and the inhomogeneity of the mixture.
Технический результат настоящего изобретения заключается в том, что разработан способ получения нового вяжущего автоклавного твердения, с помощью которого получают дешевые керамические строительные материалы, имеющие сниженную объемную массу при высокой механической прочности.The technical result of the present invention lies in the fact that a method has been developed for producing a new binder of autoclave hardening, with the help of which cheap ceramic building materials are obtained having a reduced bulk density with high mechanical strength.
Технический результат настоящего изобретения достигается тем, что для приготовления керамического вяжущего автоклавного твердения используется дешевое, недефицитное сырье: глинистые и известняковые отходы, зола теплоэлектростанций, - а формованные изделия подвергаются термообработке при температуре 174-210°С и давлении 0,8-1,6 МН/м2 в атмосфере насыщенного водяного пара.The technical result of the present invention is achieved by the fact that for the preparation of ceramic knitting autoclave hardening, cheap, non-deficient raw materials are used: clay and limestone waste, ash from thermal power plants, and molded products are heat treated at a temperature of 174-210 ° C and a pressure of 0.8-1.6 MN / m 2 in an atmosphere of saturated water vapor.
Глинистые отходы - это вторичное глинистое сырье, признанное непригодным для применения в производстве керамических материалов из-за сверхнормативного содержания карбонатных включений. Известняковые отходы характеризуются высокой степенью дисперсности и являются отсевом фракционирования известняка перед его обжигом.Clay waste is a secondary clay raw material recognized as unsuitable for use in the manufacture of ceramic materials due to the excess content of carbonate inclusions. Limestone waste is characterized by a high degree of dispersion and is a screening fractionation of limestone before firing.
Исследованием уровня техники установлено, что изобретений, содержащих способ получения керамических материалов на основе керамического вяжущего автоклавного твердения, дополнительно включающих термообработку сформованных изделий при температуре 174-210°С и давлении 0,8-1,6 МН/м2 в атмосфере насыщенного водяного пара, не обнаруживается.A study of the prior art found that inventions containing a method for producing ceramic materials based on ceramic cementitious autoclave hardening, further including heat treatment of molded products at a temperature of 174-210 ° C and a pressure of 0.8-1.6 MN / m 2 in an atmosphere of saturated water vapor is not detected.
Сравнение свойств совокупности признаков известной линии заявляемого показывает, что известное керамическое вяжущее изготавливается на основе дорогостоящего сырья: каолин, тальк, известь, а заявляемое - на основе глинистых, известняковых отходов и золы ТЭС.A comparison of the properties of the set of features of the known line of the claimed shows that the known ceramic binder is made on the basis of expensive raw materials: kaolin, talc, lime, and the claimed - on the basis of clay, limestone waste and ash TPP.
Сравнение свойств совокупности признаков известного способа изготовления керамических материалов (прототип) и заявляемого показывает, что:A comparison of the properties of the set of features of the known method of manufacturing ceramic materials (prototype) and the claimed shows that:
- в известном способе сформованные изделия обжигают при температуре 900-2000°С, а в заявляемом - при температуре 900-1150°С готовят керамическое вяжущее;- in the known method, the molded products are fired at a temperature of 900-2000 ° C, and in the claimed - at a temperature of 900-1150 ° C, a ceramic binder is prepared;
- в отличие от известного заявляемый способ содержит операцию термообработки сформованных изделий при температуре 174-210°С и давлении 0,8-1,6 МН/м2.- in contrast to the known inventive method contains the operation of heat treatment of molded products at a temperature of 174-210 ° C and a pressure of 0.8-1.6 MN / m 2 .
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Основная задача промышленности строительных материалов - производство искусственных камней, имеющих высокую механическую прочность при малой объемной массе. Искусственные камни получают на основе известково-песчаного и керамического вяжущего. Первые относятся к силикатным, а вторые - к керамическим строительным материалам.The main task of the building materials industry is the production of artificial stones having high mechanical strength with a low bulk density. Artificial stones are obtained on the basis of lime-sand and ceramic binder. The former relate to silicate, and the latter to ceramic building materials.
Силикатные строительные материалы получают из смеси извести и песка обработкой насыщенным водяным паром при температуре 174-210°С и давлении 0,9-1,6 МН/м2.Silicate building materials are obtained from a mixture of lime and sand by treatment with saturated water vapor at a temperature of 174-210 ° C and a pressure of 0.9-1.6 MN / m 2 .
Производство керамических строительных материалов требует более высоких затрат энергии: обжиг смеси глины, извести и песка при 900-2000°С - но они предпочтительнее, поскольку имеют высокую механическую прочность, водо- и морозостойкость, обладают огнеупорными свойствами.The production of ceramic building materials requires higher energy costs: firing a mixture of clay, lime and sand at 900-2000 ° C - but they are preferable because they have high mechanical strength, water and frost resistance, and have refractory properties.
Высокая температура термообработки керамических смесей обусловлена значительным содержанием алюмосиликатов. В зависимости от происхождения глины содержат от 10 до 40% оксида алюминия, образующего с оксидом кремния комплексные анионы [AlnSimO2(n+m)]n-, способствующие внедрению в структуру глины подвижных катионов малых размеров: К+, Na+, Ca2+, Mg2+. Поэтому щелочная обработка глин, в основном с помощью гидрооксида кальция (извести), вызывает разрыхление каркасной структуры глины, активирует образование длинноцепочных полиалюмосиликатов, в первую очередь, определяющих механическую прочность керамических материалов.The high temperature of heat treatment of ceramic mixtures due to the significant content of aluminosilicates. Depending on the origin of the clay, they contain from 10 to 40% alumina, which forms complex anions [Al n Si m O 2 (n + m) ] n- with silicon oxide, which contribute to the incorporation of small-sized mobile cations into the clay structure: K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ . Therefore, alkaline treatment of clays, mainly using calcium hydroxide (lime), causes loosening of the clay framework structure, activates the formation of long-chain polyaluminosilicates, which primarily determine the mechanical strength of ceramic materials.
Таким образом, способы получения керамических материалов предполагают выбор оптимальной щелочной среды по содержанию ионов Са2+, Mg2+ и оптимальной температуры термообработки для каждого вида глины.Thus, methods for producing ceramic materials suggest the selection of an optimal alkaline medium for the content of Ca 2+ , Mg 2+ ions and the optimal heat treatment temperature for each type of clay.
Высокосортные глины, применяемые в производстве фарфора, содержат 30-42% оксида алюминия и минимальное количество влаги, поэтому тугоплавки. С понижением содержания оксида алюминия и возрастанием гигроскопической влажности температура перехода глины в пластическое состояние снижается, что в свою очередь снижает энергоемкость производства. Но традиционные способы получения керамических материалов, основанные на обжиге керамической массы, содержащей низкосортные глины и известь, не позволяют получить керамические материалы удовлетворительного качества.High-grade clays used in the manufacture of porcelain contain 30-42% alumina and a minimum amount of moisture, therefore refractory. With a decrease in the content of aluminum oxide and an increase in hygroscopic humidity, the temperature of the transition of clay to a plastic state decreases, which in turn reduces the energy intensity of production. But traditional methods for producing ceramic materials, based on firing a ceramic mass containing low-grade clays and lime, do not allow obtaining ceramic materials of satisfactory quality.
С помощью дополнительной обработки формовочной смеси, заключающейся в воздействии насыщенным паром при температуре 174-210°С и давлении 0,8-1,6 МН/м2 в автоклавах, удается добиться изготовления керамических материалов на основе низкосортных глин, обладающих хорошими эксплуатационными показателями (Таблицы 1, 2).Using additional processing of the molding mixture, which consists in exposure to saturated steam at a temperature of 174-210 ° C and a pressure of 0.8-1.6 MN / m 2 in autoclaves, it is possible to produce ceramic materials based on low-grade clays with good performance ( Tables 1, 2).
Автоклавная обработка формовочной смеси "догашивает" свободную известь, не вступившую в реакцию с алюмосиликатами глины при обжиге, активирует образование длинноцепочных полиалюмосиликатов.The autoclave treatment of the molding mixture “quenches” the free lime, which did not react with clay aluminosilicates during firing, and activates the formation of long-chain polyaluminosilicates.
Одновременно решается задача использования низкосортного сырья, содержащего оксиды кальция, магния, алюминия: золы теплоэлектростанций, известняковых и глинистых отходов.At the same time, the problem of using low-grade raw materials containing oxides of calcium, magnesium, aluminum: ash of thermal power plants, limestone and clay waste is being solved.
В настоящее время зола ТЭС - широко распространенное вторичное сырье для производства автоклавных материалов, традиционно на основе известково-кремнеземистого вяжущего.Currently, TPP ash is a widespread secondary raw material for the production of autoclave materials, traditionally based on a lime-siliceous binder.
Химический состав сырьевых компонентов керамического вяжущего автоклавного твердения "Керамзол" (Пример 3) представлен в таблице 3.The chemical composition of the raw materials of ceramic cementitious autoclave hardening "Keramzol" (Example 3) are presented in table 3.
В известных способах производства автоклавных материалов термообработка сырья производится только в автоклавах при температуре 174-210°С. Частицы золы ТЭС, практически всегда имеющей "недожог" (неполное окисление топлива), а, следовательно, содержащей слабореакционноспособные компоненты, при этой температуре становятся локальными дефектами каркасной структуры искусственного камня. В объеме и на поверхности изделия образуются микротрещины, изделие подвергается деформации.In known methods for the production of autoclave materials, heat treatment of raw materials is carried out only in autoclaves at a temperature of 174-210 ° C. Particles of TPP ash, which almost always has a "burnout" (incomplete oxidation of the fuel) and, therefore, contains weakly reactive components, at this temperature become local defects in the skeleton structure of the artificial stone. Microcracks are formed in the volume and on the surface of the product; the product undergoes deformation.
Получение вяжущего обжигом позволяет устранить недожог топлива и одновременно активировать процессы взаимодействия компонентов золы и глины.Obtaining an astringent by roasting allows eliminating the underburning of fuel and at the same time activating the processes of interaction of ash and clay components.
Традиционные керамические изделия, при изготовлении которых операция обжига в печах является финишной, изготавливаются из высококачественной глины (первичное сырье) с ограничениями по химическому составу. Содержание основных оксидов должно составлять: SiO2 - до 85%, Fe2O3+FeO - до 14%, СаО+MgO - до 20%, К2О - до 7%, SO3 - до 2%. Особенно жесткие требования к содержанию в глине известняковых включений: размер частиц - не более 2 мм.Traditional ceramic products, in the manufacture of which the kiln firing operation is the finish, are made of high-quality clay (primary raw materials) with limitations in chemical composition. The content of basic oxides should be: SiO 2 - up to 85%, Fe 2 O 3 + FeO - up to 14%, CaO + MgO - up to 20%, K 2 O - up to 7%, SO 3 - up to 2%. Particularly stringent requirements for the content of limestone inclusions in clay: particle size - not more than 2 mm.
Наличие качественных глин в РФ ограниченно. Большинство разведанных месторождений глинистого сырья не пригодно для изготовления высококачественных керамических изделий, производство которых осуществляется пластическим способом формования.The availability of high-quality clays in the Russian Federation is limited. Most of the proven clay deposits are not suitable for the manufacture of high-quality ceramic products, the production of which is carried out by plastic molding.
При использовании пластических "жирных" глин в качестве отощающей добавки может быть применена зола ТЭС от сжигания торфа и бурых углей. Для такой золы также действуют ограничения по химическому составу: SiO2 - 55±10%, Аl2О3+TiO2 - 10±2,5%, Fе2O3+FeO - 10±8%, СаО+MgO - до 12%, SO3 - до 1%.When using plastic "greasy" clays as an exhausting additive, ash from TPPs from burning peat and brown coal can be used. For such ash, there are also restrictions on the chemical composition: SiO 2 - 55 ± 10%, Al 2 O 3 + TiO 2 - 10 ± 2.5%, Fe 2 O 3 + FeO - 10 ± 8%, CaO + MgO - up to 12%, SO 3 - up to 1%.
Эти ограничения преследуют цель достижение наилучшего качества изделий.These limitations aim to achieve the best quality products.
При обжиге структура и свойства керамических изделий формируются за счет химического взаимодействия минералов, т.е. их оксидов, входящих в состав сырья. При обжиге также образуются оксиды Са и Mg в результате декарбонизации СаСО3 и MgCO3, входящих в состав глины и золы. Эти оксиды также вступают во взаимодействие с другими оксидами сырья. Но значительное количество оксидов остается в несвязанном состоянии, поскольку при температуре обжига около 1000°С отсутствует жидкая фаза, и реакции происходят в твердой фазе в граничных областях минералов.During firing, the structure and properties of ceramic products are formed due to the chemical interaction of minerals, i.e. their oxides that make up the raw material. During firing, Ca and Mg oxides are also formed as a result of decarbonization of CaCO 3 and MgCO 3 , which are part of clay and ash. These oxides also interact with other raw material oxides. But a significant amount of oxides remains in an unbound state, since there is no liquid phase at a firing temperature of about 1000 ° C, and reactions occur in the solid phase in the boundary regions of the minerals.
В то время как оксиды Si, Al, Fe, будучи взаимно несвязанными, выполняют роль наполнителей, то оксиды Са и Mg, будучи не связанными с другими оксидами, являются высоко реакционноспособными и в присутствии влаги образуют гидрооксиды Са(ОН)2 и Mg(OH)2. Эти соединения образуются со значительным увеличением объема, поскольку это происходит в изделиях с зафиксированной обжигом структурой. Эти процессы приводят либо к разрушению изделий, либо резкому снижению прочности, морозостойкости, наличию высолов на поверхности.While the oxides of Si, Al, Fe, being mutually unbound, play the role of fillers, the oxides of Ca and Mg, being not bound to other oxides, are highly reactive and form hydroxides of Ca (OH) 2 and Mg (OH in the presence of moisture ) 2 . These compounds form with a significant increase in volume, since this occurs in products with a fixed firing structure. These processes lead either to the destruction of products, or a sharp decrease in strength, frost resistance, the presence of efflorescence on the surface.
Этим объясняется стремление к максимальному ограничению в сырье карбонатов Са и Mg.This explains the desire for the maximum restriction of Ca and Mg carbonates in raw materials.
В предлагаемом изобретении финишной операцией является тепловлажностная обработка в автоклаве изделий при 174-210°С и давлении 0,8-1,6 МН/м2 в атмосфере насыщенного водяного пара.In the present invention, the finishing operation is the heat-moisture treatment in an autoclave of products at 174-210 ° C and a pressure of 0.8-1.6 MN / m 2 in an atmosphere of saturated water vapor.
При этом оксиды Са и Mg, остающиеся в составе вяжущего после его обжига, прошедшие гашение водой в реакторах с образованием гидрооксидов Са(ОН)2 и Mg(OH)2, вступают в химическое взаимодействие с оксидами Si, Al, Fe и др. с образованием новых минералов, формирующих структуру и свойства автоклавных материалов. К таким новообразованиям относятся соединения: СаО с SiO2 - CaO· SiO2(CS), 2CaO· SiO2(C2S), 3CaO· SiO2(C3S), 3СаО· Аl2О3(С3А), 4СаО· Аl2O3· Fе2O3(С3АF) и др. (более 20 наименований). Каждый их этих новых материалов формирует те или иные качественные показатели изделий.In this case, the Ca and Mg oxides remaining in the binder after firing, quenched with water in the reactors with the formation of Ca (OH) 2 and Mg (OH) 2 hydroxides, enter into chemical interaction with the oxides of Si, Al, Fe, etc. the formation of new minerals that form the structure and properties of autoclave materials. Such neoplasms include compounds: CaO with SiO 2 - CaO · SiO 2 (CS), 2CaO · SiO 2 (C 2 S), 3CaO · SiO 2 (C 3 S), 3CaO · Al 2 O 3 (C 3 A) , 4СаО · Аl 2 O 3 · Фе 2 O 3 (С 3 АF), etc. (more than 20 items). Each of these new materials forms certain quality indicators of products.
Эти реакции образования новых материалов происходят в водной среде.These reactions of the formation of new materials occur in the aquatic environment.
Таким образом, тепловлажностная обработка изделий не только нейтрализует отрицательное влияние оксидов Са и Mg на структуру изделий, но и способствует образованию новых полезных минералов в дополнение к тем, которые образуются при обжиге вяжущего. В результате достигается не только сумма положительных факторов обжига вяжущего и тепловлажностной обработки изделий из него, но и получение нового вида строительных материалов: керамических изделий автоклавного твердения.Thus, the heat-moisture treatment of products not only neutralizes the negative effect of Ca and Mg oxides on the structure of products, but also contributes to the formation of new useful minerals in addition to those that are formed during baking of the binder. As a result, not only the sum of the positive factors of firing of the knitting and heat-moisture treatment of products from it is achieved, but also the production of a new type of building materials: autoclaved ceramic products.
Но для получения оптимального прохождения тепловлажностного процесса в изделия в составе вяжущего должно содержаться необходимое количество оксидов Са и Mg:But to obtain the optimal passage of the heat-moisture process in the product, the binder must contain the necessary amount of Ca and Mg oxides:
- для прессованных изделий, мас.% 10±2,5- for pressed products, wt.% 10 ± 2.5
- для пористых изделий, мас.% 22±5,0- for porous products, wt.% 22 ± 5.0
Для обеспечения этих условий в состав шихты для изготовления вяжущего должны входить: глинистое сырье, зола ТЭС, а также известняк.To ensure these conditions, the composition of the mixture for the manufacture of a binder should include: clay raw materials, ash TPP, as well as limestone.
С учетом колебаний химического состава компонентов их содержание должно составлять, мас.%:Given the fluctuations in the chemical composition of the components, their content should be, wt.%:
Зола ТЭС 25-75Ash TPP 25-75
Глинистые отходы 20-45Clay waste 20-45
Известняковые отходы 5-30Limestone waste 5-30
Таким образом, тепловлажностная обработка керамических изделий, изготавливаемых из керамического вяжущего, полученного обжигом шихты, позволяет применять в качестве сырья не только первичную глину и известняк, но и глинистые и известняковые отходы, а также золу ТЭС, которая сама по себе является промышленным отходом.Thus, the heat-moisture treatment of ceramic products made of ceramic binder obtained by firing the mixture allows us to use not only primary clay and limestone as raw materials, but also clay and limestone waste, as well as TPP ash, which in itself is industrial waste.
Применение отходов является, безусловно, более предпочтительным, поскольку, как правило, они не находят промышленного применения и значительно дешевле первичных сырьевых материалов. Кроме того, утилизация отходов имеет большое экологическое значение (освобождение значительных площадей, занятых отходами, устранение и вредного влияния на природную среду).The use of waste is, of course, more preferable, since, as a rule, they do not find industrial application and are much cheaper than primary raw materials. In addition, waste management is of great environmental importance (the liberation of significant areas occupied by waste, elimination and harmful effects on the environment).
Виды отходов и основные их особенностиTypes of waste and their main features
1. Глинистые отходы:1. Clay waste:
- вскрышные глины, суглинки, как правило залегающие на карбонатном сырье (известняк, доломиты, мергели, мел, ракушечник и пр.), такие глинистые отходы содержат, в основном, включения нижележащих пород, в большинстве случаев такое сырье не находит промышленного применения и при разработке карбонатов сбрасывается в выработанное пространство в порядке рекультивации карьеров;- overburden clays, loams, usually occurring on carbonate raw materials (limestone, dolomites, marls, chalk, shell rock, etc.), such clay waste contains mainly inclusions of underlying rocks, in most cases, such raw materials do not find industrial application even the development of carbonates is discharged into the depleted space in the order of reclamation of quarries;
- глинистое сырье, признанное непригодным для изготовления керамического кирпича пластического формования;- clay raw materials, recognized unsuitable for the manufacture of ceramic brick plastic molding;
- отходы угледобычи (терриконики) и углеобогащения, содержащие, как правило, высококачественные глины, беспорядочно засоренные углем.- coal mining waste (terriconics) and coal preparation, containing, as a rule, high-quality clays randomly littered with coal.
2. Известняковые отходы:2. Limestone waste:
- мелочь (фракция менее 20 мм) при сортировке дробленых известняков, мергелей, ракушечника, непригодная для обжига в шахтных печах для получения обожженной кальциевой извести;- trifle (fraction less than 20 mm) when sorting crushed limestones, marls, limestone, unsuitable for calcination in shaft furnaces to obtain calcined calcium lime;
- мелочь (фракция менее 5 мм) при сортировке мела, непригодная для обжига во вращающихся печах;- trifle (fraction less than 5 mm) when sorting chalk, unsuitable for firing in rotary kilns;
- известняк с содержанием оксидов Са и Mg менее 70%, непригодный для обжига извести, такой известняк, как правило, загрязнен глиной и кремнием.- limestone with a content of Ca and Mg oxides of less than 70%, unsuitable for calcining lime, such limestone, as a rule, is contaminated with clay and silicon.
3. Зола теплоэлектростанций, образующаяся при сжигании в котлах станций торфа, бурых углей, а также смешанных видов топлива (торф + уголь - в разных соотношениях).3. Ash of thermal power plants, which is formed during the burning of peat, brown coal, and also mixed fuels (peat + coal in different ratios) in boilers.
Испытания новой технологии изготовления керамического вяжущего и керамических изделий на его основе проводились:Tests of a new technology for the manufacture of ceramic binder and ceramic products based on it were carried out:
1. На Глубокинском силикатном заводе с использованием в качестве сырья: отходов углеобогащения Донецкого шахтоуправления (глинистое сырье), зола Каменской ТЭС (угольная), известняковые отходы (мелочь) Глубокинского ЗСК, - полузаводские испытания.1. At the Glubokinsky silicate plant, using as raw materials: coal enrichment waste from the Donetsk mine control (clay raw materials), ash from the Kamensk TPP (coal), limestone waste (fines) from the Glubokinsky ZSK - semi-factory tests.
2. На Калининском КСМ-1 с использованием в качестве сырья: золы ТЭС (торф + бурый уголь), вскрышная глина (отходы) и известняковая мелочь Мончаловского известкового завода, - заводские испытания.2. At Kalininsky KSM-1, using as raw materials: ashes of thermal power plants (peat + brown coal), overburden clay (waste) and limestone fines of the Monchalovsky lime plant - factory tests.
3. На Красковском опытном заводе института ВНИИстром с использованием в качестве сырья: золы ТЭС-4, глинистые и известняковые отходы Мончаловского известкового завода, - регламентные испытания.3. At the Kraskovsky pilot plant of the Institute VNIIstrom using as raw materials: ash TPP-4, clay and limestone waste Monchalovsky lime plant - routine tests.
Способ изготовления керамических материалов на основе керамического вяжущего автоклавного твердения осуществляется следующим образом:A method of manufacturing ceramic materials based on ceramic binder autoclave hardening is as follows:
Полученное термообработкой при 900-1150°С керамическое вяжущее смешивается с наполнителем и специальными добавками, например, пластификатором, поверхностно-активным веществом или порообразователем, формуется, например, прессованием и подвергается термообработке при температуре 174-210°С и давлении 0,8-1,6 МН/м2 в атмосфере насыщенного водяного пара в автоклаве. По окончании автоклавной обработки готовые изделия транспортируют на склад.The ceramic binder obtained by heat treatment at 900–1150 ° С is mixed with filler and special additives, for example, a plasticizer, a surfactant, or a blowing agent, it is molded, for example, by pressing and subjected to heat treatment at a temperature of 174–210 ° С and a pressure of 0.8–1 , 6 MN / m 2 in an atmosphere of saturated steam in an autoclave. At the end of the autoclave treatment, finished products are transported to the warehouse.
Примеры рецептур керамического вяжущего автоклавного твердения.Examples of recipes for ceramic binder autoclave hardening.
Пример 1. Глубокинский силикатный завод.Example 1. Glubokinsky silicate plant.
Компоненты мас.%Components wt.%
Зола ТЭС 50Ash TPP 50
Глинистые отходы 40Clay waste 40
Известняковые отходы 10Limestone waste 10
Зола - SiO2 - 45-65%, Аl2О3 - 15-35%, Fe2О3+FeO - 15-21%, CaO+MgO - 10-14%, SO3 - 3%.Ash - SiO 2 - 45-65%, Al 2 О 3 - 15-35%, Fe 2 О 3 + FeO - 15-21%, CaO + MgO - 10-14%, SO 3 - 3%.
Глинистые отходы - SiO2 - 50,3-60,4%, Аl2О3 - 16,8-30,2%, Fе2O3+FeO - 15,1-16,6%, CaO+MgO - 1,1-16,2%, SO3 - 0,2-1,0%.Clay waste - SiO 2 - 50.3-60.4%, Al 2 O 3 - 16.8-30.2%, Fe 2 O 3 + FeO - 15.1-16.6%, CaO + MgO - 1 , 1-16.2%, SO 3 - 0.2-1.0%.
Известняковые отходы - SiO2 - 4,1-11,9%, Аl2О3 - 10,55-10,75%, Fе2O3+FeO - 0,4-1,2%, CaO+MgO - 70-82%, SO3 - 0,5%.Limestone waste - SiO 2 - 4.1-11.9%, Al 2 O 3 - 10.55-10.75%, Fe 2 O 3 + FeO - 0.4-1.2%, CaO + MgO - 70 -82%, SO 3 - 0.5%.
Состав полученного вяжущего - SiO2 - 48,55%, Аl2О3 - 19%, Fе2O3+FeO - 13,74%, CaO+MgO - 17,2%, SO3 - 1,8%.The composition of the binder obtained is SiO 2 48.55%, Al 2 O 3 19%, Fe 2 O 3 + FeO 13.74%, CaO + MgO 17.2%, SO 3 1.8%.
Из полученного обжигом в вагранке при 1050°С вяжущего после его смешивания с водой и гашения в течение 24 часов формовались на гидравлических прессах ЛА-550 одинарные кирпичи (250× 120× 65 мм) и камни (250× 120× 138 мм), которые подвергались тепловлажностной обработке в автоклаве при 174°С и давлении 0,8 МН/м2 в среде насыщенного водяного пара, при этом получены следующие характеристики изделий (средние):Single bricks (250 × 120 × 65 mm) and stones (250 × 120 × 138 mm) were molded on hydraulic presses LA-550 from the binder obtained by firing in a cupola at 1050 ° С after mixing it with water and quenching for 24 hours were subjected to heat and humidity treatment in an autoclave at 174 ° C and a pressure of 0.8 MN / m 2 in an environment of saturated water vapor, while the following product characteristics (average) were obtained:
- предел прочности при сжатии, МПа 15,2- compressive strength, MPa 15.2
- объемная масса, г/м3 1,5- bulk mass, g / m 3 1,5
- водопоглощение, % 19- water absorption,% 19
- морозостойкость 30- frost resistance 30
- остаточная активность (CaO+MgO) 1,7- residual activity (CaO + MgO) 1.7
Примечание: после 30 циклов попеременного замораживания и оттаивания образцы не имели признаков разрушения и испытания далее не проводились.Note: after 30 cycles of alternate freezing and thawing, the samples showed no signs of destruction and no further tests were carried out.
Пример 2. Калининский комбинат строительных материалов №1Example 2. Kalinin plant of building materials No. 1
Компоненты мас.%Components wt.%
Зола ТЭС 50Ash TPP 50
Глинистые отходы 45Clay waste 45
Известняковые отходы 5Limestone waste 5
Зола - SiO2 - 53,2%, Аl2О3 - 17,0%, Fe2О3+FeO - 9,1%, CaO+MgO - 12,7%, SO3 - 1,1%, Потери при прокаливании (П.П.П.) - 8,5%.Ash - SiO 2 - 53.2%, Al 2 O 3 - 17.0%, Fe 2 O 3 + FeO - 9.1%, CaO + MgO - 12.7%, SO 3 - 1.1%, Losses on ignition (P.P.P.) - 8.5%.
- теплотворная способность- calorific value
(от несгоревшего топлива), ккал/кг 262,5(from unburned fuel), kcal / kg 262.5
- водопоглощение, % до 35- water absorption,% up to 35
- объемная масса, кг/м3 около 900- bulk mass, kg / m 3 about 900
- остаток на сите 0,14, % 32- residue on a sieve of 0.14,% 32
- удельная поверхность, см2/см 2200- specific surface, cm 2 / cm 2200
- гидравлическая активность, м2/г 54- hydraulic activity, m 2 / g 54
- вид золы - гидроотвальная- type of ash - dump
Глинистые отходы - SiO2 - 73,25%, Аl2О3 - 12,85%, Fе2O3+FeO - 4,47%, CaO+MgO - 4,4%, SO3 - 0,4%, П.П.П. - 4,12%.Clay waste - SiO 2 - 73.25%, Al 2 O 3 - 12.85%, Fe 2 O 3 + FeO - 4.47%, CaO + MgO - 4.4%, SO 3 - 0.4%, P.P.P. - 4.12%.
Остатки на ситах, %: менее 0,25-6,4; 0,25-0,01 - 40,6; 0,01-0,005 - 15,8; 0,005-0,001 - 12,7; менее 0,001-24,5.Sieve residues,%: less than 0.25-6.4; 0.25-0.01 - 40.6; 0.01-0.005 - 15.8; 0.005-0.001 - 12.7; less than 0.001-24.5.
Известняковые отходы - SiO2 - 1,5%, Аl2О3 - 0,42%, Fе2O3+FeO - 0,57%, CaO+MgO - 54,96%, SO3 - 0,45%, П.П.П. - 42,1%.Limestone waste - SiO 2 - 1.5%, Al 2 O 3 - 0.42%, Fe 2 O 3 + FeO - 0.57%, CaO + MgO - 54.96%, SO 3 - 0.45%, P.P.P. - 42.1%.
Гранулометрический состав, фракция %: менее 1 мм - 4; 1-3 мм - 47; 3-5 мм - 11,5; 5-7 мм - 8,5; 7-10 мм - 29.Granulometric composition, fraction%: less than 1 mm - 4; 1-3 mm - 47; 3-5 mm - 11.5; 5-7 mm - 8.5; 7-10 mm - 29.
Шихта - SiO2 - 59,64%, Аl2О3 - 14,22%, Fe2О3+FeO - 6,59%, CaO+MgO - 11,08%, SO3 - 0,75%, П.П.П. - 8,2%.The charge is SiO 2 - 59.64%, Al 2 O 3 - 14.22%, Fe 2 O 3 + FeO - 6.59%, CaO + MgO - 11.08%, SO 3 - 0.75%, P .P.P. - 8.2%.
Состав полученного вяжущего - SiO2 - 64,64%, Аl2О3 - 15,41%, Fе2O3+FeO - 7,14%, CaO+MgO - 12,01%, SO3 - 0,81%.The composition of the binder obtained is SiO 2 - 64.64%, Al 2 O 3 - 15.41%, Fe 2 O 3 + FeO - 7.14%, CaO + MgO - 12.01%, SO 3 - 0.81% .
Обжиг вяжущего производился во вращающейся печи керамзитового цеха Калининского ЖБИ-2 при температуре 950-1050°С. После увлажнения вяжущего в смесителе и гашения в реакторе из смеси формовались кирпичи (250× 120× 88), которые подвергались термообработке в автоклавах при 174°С и давлении 0,8 МН/м2 в среде насыщенного водяного пара по режиму: подъем давления - 2 ч, выдержка при максимальном давлении и температуре - 8 ч, снижение давления до 0-2 ч, при этом получены следующие характеристики изделий:The binder was fired in a rotary kiln of the expanded clay workshop of the Kalininsky reinforced concrete plant-2 at a temperature of 950-1050 ° C. After the binder was moistened in the mixer and quenched in the reactor, bricks (250 × 120 × 88) were formed from the mixture, which were subjected to heat treatment in autoclaves at 174 ° С and a pressure of 0.8 MN / m 2 in a saturated water vapor medium according to the following conditions: pressure increase - 2 hours, holding at maximum pressure and temperature - 8 hours, pressure reduction to 0-2 hours, while the following product characteristics were obtained:
- предел прочности при сжатии, МПа 15,5-19,1- ultimate compressive strength, MPa 15.5-19.1
- объемная масса, г/м3 1,46-1,51- bulk mass, g / m 3 1.46-1.51
- водопоглощение, % 19-21,5- water absorption,% 19-21.5
- морозостойкость 30-35- frost resistance 30-35
- остаточная активность (СаО+MgO) 1,7-2,0- residual activity (CaO + MgO) 1.7-2.0
Пример 3. Красковский Опытный завод института ВНИИстромExample 3. Kraskovsky Experimental Plant Institute VNIIstrom
Шихта для изготовления вяжущего приготавливалась из сырья для двух видов продукции:The mixture for the manufacture of a binder was prepared from raw materials for two types of products:
а) Для прессованных изделий (кирпич, камни)a) For pressed products (brick, stones)
Компоненты мас.%Components wt.%
Зола ТЭС 50Ash TPP 50
Глинистые отходы 45Clay waste 45
Известняковые отходы 5Limestone waste 5
б) Для пористых изделий (ячеистые, теплоизоляционные и стеновые блоки)b) For porous products (cellular, thermal insulation and wall blocks)
Компоненты мас.%Components wt.%
Зола ТЭС 50Ash TPP 50
Глинистые отходы 20Clay waste 20
Известняковые отходы 30Limestone waste 30
Шихта обжигалась в поддонах на печных вагонетках в туннельной печи при 950-1100°С.The mixture was fired in pallets on oven trolleys in a tunnel furnace at 950-1100 ° C.
Вяжущее увлажнялось в смесителе, гасилось в реакторе. Из смеси формовались кирпичи и камни на прессах "Крупп-Интертехник" и СМ-816.The binder was moistened in the mixer, extinguished in the reactor. Bricks and stones were molded from the mixture on the Krupp-Intertekhnik and SM-816 presses.
Изделия подвергались тепловлажностной обработке в автоклаве при 210°С и давлении 1,6 МН/м2 в среде насыщенного водяного пара по режиму: подъем давления - 1,5 ч, выдержка при максимальном давлении и температуре - 4 ч, снижение давления до 0-1,5 ч, при этом получены следующие характеристики изделий:The products were subjected to heat and humidity treatment in an autoclave at 210 ° C and a pressure of 1.6 MN / m 2 in a saturated water vapor medium according to the following conditions: pressure rise - 1.5 hours, exposure at maximum pressure and temperature - 4 hours, pressure drop to 0- 1.5 hours, while the following product characteristics were obtained:
- предел прочности при сжатии, МПа 21,4- compressive strength, MPa 21.4
- объемная масса, г/м3 1,44- bulk mass, g / m 3 1.44
- водопоглощение, % 17,8- water absorption,% 17.8
- морозостойкость до 50- frost resistance up to 50
- остаточная активность (СаО+MgO) 2,4- residual activity (CaO + MgO) 2,4
Таблица 1
Характеристика производства прессованного кирпича на основе керамического вяжущего автоклавного твердения в сравнении с традиционным
Table 1
Characteristics of the production of pressed bricks based on ceramic knitting autoclave hardening in comparison with traditional
- песок кварцевый
- известняк (известь)Primary:
- quartz sand
- limestone (lime)
- зола ТЭС
- суглинок
- отсев известнякаSecondary:
- ash TPP
- loam
- screening of limestone
- в плотном теле
- пустотелостьBulk mass
- in a dense body
- hollow
18002000
1800
14501600
1450
Таблица 2
Характеристика производства поризованного строительного материала на основе керамического вяжущего автоклавного твердения в сравнении с традиционным
table 2
Characteristics of the production of porous building materials based on ceramic cementitious autoclave hardening in comparison with traditional
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003136888/03A RU2247696C1 (en) | 2003-12-23 | 2003-12-23 | Ceramic binder of high-pressure steam curing and method for production of ceramic materials using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003136888/03A RU2247696C1 (en) | 2003-12-23 | 2003-12-23 | Ceramic binder of high-pressure steam curing and method for production of ceramic materials using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2247696C1 true RU2247696C1 (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=35364598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003136888/03A RU2247696C1 (en) | 2003-12-23 | 2003-12-23 | Ceramic binder of high-pressure steam curing and method for production of ceramic materials using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2247696C1 (en) |
-
2003
- 2003-12-23 RU RU2003136888/03A patent/RU2247696C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШЕЙКИН А.Е. Строительные материалы, Москва, Стройиздат, 1968, с. 227. АВГУСТИННИК А.И. Керамика, Ленинград, 1975, с. 327. СТРЕЛОВ К.К. и др. Технология огнеупоров, Москва, 1978, с. 249-295. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7594964B2 (en) | High strength magnesium slag brick and method of producing the same | |
CN105693210A (en) | Ceramic material prepared from red mud, and preparation method of ceramic material | |
US5830394A (en) | Process for making building products, production line, process for firing, apparatus for firing, batch, building product | |
Tonnayopas | Green building bricks made with clays and sugar cane bagasse ash | |
RU2247696C1 (en) | Ceramic binder of high-pressure steam curing and method for production of ceramic materials using the same | |
KR20000072111A (en) | Composition for lightweight aggregate and method for manufacturing the same | |
CN107117836A (en) | A kind of method that carbide slag cement is prepared by carbide slag | |
KR100392933B1 (en) | Composition for lightweight aggregate | |
KR20020044899A (en) | Composition for lightweight aggregate and method for manufacturing the same | |
US3074806A (en) | Dolomitic refractory | |
RU2353596C1 (en) | Method of obtaining alumina cement | |
Miryuk | Environmental aspects of resource-saving cement technology | |
KR101663204B1 (en) | Method for manufacturing refractory mending materials and itself | |
RU2736598C1 (en) | Mixture for making structural bricks | |
RU2074132C1 (en) | Binder and method of binder production | |
RU2816936C1 (en) | Ceramic mixture for making bricks | |
RU2725204C1 (en) | Ceramic mixture | |
SU81102A1 (en) | The method of obtaining magnesian-dolomite synthetic waterproof refractory clinkers | |
RU2479518C1 (en) | Crude mixture for producing light aggregate for concrete (penozol) | |
JPH06134438A (en) | Method for treating waste asbestos material and manufacture of ceramic product using the same | |
RU2317271C1 (en) | Method of production of the cement clinker and the additive in the raw mixture for production of the cement clinker | |
RU2362748C1 (en) | Method for preparation of anhydrite binder | |
WO2009098727A2 (en) | Process for production of natural hydraulic lime | |
RU2141535C1 (en) | Method of production of lime-magnesian flux | |
RU2082688C1 (en) | Method of preparing light filler for concrete |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091224 |