RU2379258C1 - Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof - Google Patents

Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2379258C1
RU2379258C1 RU2008115721/03A RU2008115721A RU2379258C1 RU 2379258 C1 RU2379258 C1 RU 2379258C1 RU 2008115721/03 A RU2008115721/03 A RU 2008115721/03A RU 2008115721 A RU2008115721 A RU 2008115721A RU 2379258 C1 RU2379258 C1 RU 2379258C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zeolite
additive
microspheres
ash
rock
Prior art date
Application number
RU2008115721/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008115721A (en
Inventor
Татьяна Викторовна Вакалова (RU)
Татьяна Викторовна Вакалова
Валерий Матвеевич Погребенков (RU)
Валерий Матвеевич Погребенков
Инна Борисовна Ревва (RU)
Инна Борисовна Ревва
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2008115721/03A priority Critical patent/RU2379258C1/en
Publication of RU2008115721A publication Critical patent/RU2008115721A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379258C1 publication Critical patent/RU2379258C1/en

Links

Landscapes

  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: building.
SUBSTANCE: method involves preparation of a bulk that is a mineral binding additive - zeolite rock, implying drying thereof at temperature 110-150°C and crushing to the size 0.5 mm and less, slip-process preparation of a fluidising agent by the combined wet ground of said zeolite rock to sieve residue 0088 no more than 2-3% in a ball grinder with adding calcium lignosulphonate (sulphite waste liquor) to produce zeolite-lignosulphonate slurry of density 1.20-1.25 g/cm3, plasticisation of cindery microspheres with the prepared slurry, mixing of a dry binding additive with plasticised microspheres, dry pressing of the products under pressure 20-25 MPa and baking of the half-finished product at temperature 980±20°C. The composition for manufacturing the ceramic material contains the components in the ratio, wt %: cindery microspheres 60-95, zeolite rock 5-40 wt %, zeolite-lignosulphonate slurry 12-16 over 100 %.
EFFECT: lower heat conductivity of pottery with maintaining high durability thereof.
2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к производству конструкционно-теплоизоляционных золосодержащих керамических материалов и может быть использовано при изготовлении строительной керамики стенового назначения с повышенными теплоизолирующими свойствами (керамического кирпича и керамических блоков).The invention relates to the production of structurally heat-insulating ash-containing ceramic materials and can be used in the manufacture of building wall ceramics with enhanced heat-insulating properties (ceramic bricks and ceramic blocks).

Известен способ изготовления керамических изделий и состав масс для производства керамического кирпича, включающий подготовку глинистой части «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд (20-30 мас.%), смешивание с золой ТЭС (70-80%), формование полуфабриката пластическим способом, сушку и обжиг при температуре 1050°С / Абдрахимов Д.В., Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Керамический кирпич из отходов производств. - Строительные материалы, №9, 1999. - С.34-35/. Недостатком получаемых изделий является их высокая плотность (1380-1700 кг/м3), что определяет пониженные теплоизоляционные свойства.A known method of manufacturing ceramic products and the composition of the masses for the production of ceramic bricks, including the preparation of the clay part of the "tails" of gravity of zircon-ilmenite ores (20-30 wt.%), Mixing with ash TPP (70-80%), molding the semi-finished product in a plastic way, drying and firing at a temperature of 1050 ° С / Abdrakhimov D.V., Abdrahimova E.S., Abdrakhimov V.Z. Ceramic brick from industrial waste. - Building materials, No. 9, 1999. - S.34-35 /. The disadvantage of the resulting products is their high density (1380-1700 kg / m 3 ), which determines reduced thermal insulation properties.

Известен способ получения и составы сырьевых смесей для теплоизоляции печных агрегатов и энергетического оборудования, состоящий в дозировании огнеупорной глины (2-50 мас.%) и легкой фракции золы-уноса ТЭС (50-98 мас.%), перемешивании компонентов и увлажнении водой в смесителе принудительного действия, полусухое прессование сырца, сушку и обжиг полуфабриката /Патент РФ на изобретение №2057742. Сырьевая смесь для изготовления золокерамических теплоизоляционных изделий. Шаталов В.И., Бернацкий А.Ф., Михеев В.П., Рогачева С.В. Заявлено 28.08.1992, опубл. 10.04.1996/. Изделия из данной сырьевой смеси обладают низкими значениями теплопроводности (0,17-0,24 Вт/м·К). Недостатком являются высокие значения водопоглощения изделий, что ограничивает использование предлагаемых составов в технологии строительной керамики.A known method of obtaining and compositions of raw mixtures for thermal insulation of furnace units and power equipment, consisting in dosing refractory clay (2-50 wt.%) And light fraction of fly ash TPP (50-98 wt.%), Mixing the components and moistening with water in forced action mixer, semi-dry pressing of raw material, drying and firing of a semi-finished product / RF Patent for invention No. 2057742. Raw mix for the manufacture of ceramic-gold-insulating products. Shatalov V.I., Bernatsky A.F., Mikheev V.P., Rogacheva S.V. Stated August 28, 1992, publ. 04/10/1996 /. Products from this raw material mixture have low values of thermal conductivity (0.17-0.24 W / m · K). The disadvantage is the high values of water absorption of products, which limits the use of the proposed compounds in the technology of building ceramics.

Известен способ изготовления стеновых теплоизоляционных керамических изделий, заключающийся в измельчении сухого глинистого сырья, введении гидрофобизированной крупки пеностекла с размером зерен 0,1-5,0 мм, увлажнении формовочной смеси до влажности 10%, формовании сырца методом полусухого прессования под давлением от 4 МПа, сушке и обжиге при температуре 900-950°С /Патент РФ на изобретение №2266267. Беседин П.В., Ивлева И.А., Мосьпан А.В. Способ изготовления стеновых керамических материалов. Заявлено 08.12.2004, опубликовано 20.12.2005/. Недостатками способа являются повышенная плотность получаемых стеновых керамических материалов и, как следствие, их высокая теплопроводность.A known method of manufacturing wall heat-insulating ceramic products, which consists in grinding dry clay raw materials, the introduction of hydrophobized grains of foam glass with a grain size of 0.1-5.0 mm, wetting the molding mixture to a moisture content of 10%, molding raw material by semi-dry pressing under a pressure of 4 MPa, drying and firing at a temperature of 900-950 ° C / RF Patent for the invention No. 2266267. Besedin P.V., Ivleva I.A., Mospan A.V. A method of manufacturing wall ceramic materials. Declared December 8, 2004, published December 20, 2005 /. The disadvantages of the method are the increased density of the obtained wall ceramic materials and, as a consequence, their high thermal conductivity.

Известен способ изготовления и состав сырьевой смеси для теплоизоляционных изделий, включающий измельчение глинистого сырья до размера менее 1 мм, смешивание глины с крупкой пеностекла в шнековом смесителе с последующим увлажнением 5%-ным водным раствором сульфитно-дрожжевой бражки, прессование изделий полусухим способом под давлением 10 МПа, сушку сырца до остаточной влажности 2% и обжиг полуфабриката при температуре 950°С /Патент РФ на изобретение №2231505. Беседин П.В., Ивлева И.А., Мосьпан А.В. Керамическая масса для изготовления стеновых и облицовочных изделий. Заявлено 18.07.2003, опубликовано 27.06.2004/. Как и в предыдущем случае, недостатками являются повышенная плотность и теплопроводность получаемых керамических материалов.A known method of manufacturing and the composition of the raw material mixture for thermal insulation products, including grinding clay raw materials to a size of less than 1 mm, mixing clay with a grain of foam glass in a screw mixer, followed by moistening with a 5% aqueous solution of sulphite-yeast mash, pressing products in a semi-dry way under pressure 10 MPa, drying the raw material to a residual moisture content of 2% and firing the semi-finished product at a temperature of 950 ° C / RF Patent for invention No. 2231505. Besedin P.V., Ivleva I.A., Mospan A.V. Ceramic mass for the manufacture of wall and facing products. Declared July 18, 2003, published June 27, 2004 /. As in the previous case, the disadvantages are the increased density and thermal conductivity of the obtained ceramic materials.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления и состав сырьевой смеси для золокерамических теплоизоляционных изделий, состоящий в дозировании глины (20-30 мас.%) и зольных микросфер (60-70%), перемешивании в сухом состоянии в смесителе, увлажнении водой до влажности массы 25-30%, добавлении в смесь жидкого стекла плотностью 1,5 г/см3, формовании образцов под давлением 0,5-4,2 МПа, сушке при температуре 60-80°С до влажности 8-12% и обжиге полуфабриката при температуре 800-950°С /Скрипникова Н.К., Волокитин Г.Г., Шлыков Д.В., Шмидт В.Г., Петроченко В.В. Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий. Патент РФ на изобретение №2200138. Заявлено 26.10.1998. Опубликовано 20.09.2000/. Получаемые изделия обладают низкой плотностью (550-650 кг/м3), которая обеспечивается за счет структуры зольных микросфер, представляющих собой полую частицу, заполненную газами. Существенным недостатком является низкое значение прочности готовых изделий - 7,5-10 МПа, что не позволяет использовать их как конструкционные строительные материалы.Closest to the proposed method is the manufacture and composition of the raw material mixture for ceramic-ceramic insulating products, which consists in dosing clay (20-30 wt.%) And ash microspheres (60-70%), mixing in a dry state in a mixer, moistening with water to a moisture content of the mass 25-30%, adding liquid glass with a density of 1.5 g / cm 3 to the mixture, molding samples at a pressure of 0.5-4.2 MPa, drying at a temperature of 60-80 ° C to a moisture content of 8-12% and firing the semi-finished product at temperature 800-950 ° С / Skripnikova N.K., Volokitin G.G., Shlykov D.V., Schmidt V.G., Petrochenko V. . Raw mix for the manufacture of building products. RF patent for invention No. 2200138. Declared 10/26/1998. Published on September 20, 2000 /. The resulting products have a low density (550-650 kg / m 3 ), which is ensured by the structure of ash microspheres, which are a hollow particle filled with gases. A significant drawback is the low strength value of finished products - 7.5-10 MPa, which does not allow their use as structural building materials.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение теплопроводности керамической структуры за счет повышения ее пористости при обеспечении высокой прочности изделий для получения стеновых высокоэффективных конструкционно-теплоизоляционных керамических материалов.The objective of the invention is to reduce the thermal conductivity of the ceramic structure by increasing its porosity while providing high strength products to obtain wall highly effective structural and heat-insulating ceramic materials.

Изобретение заключается в регулировании строения порового пространства керамической матрицы за счет использования непластичного техногенного компонента с собственным высокопористым строением (зольных микросфер), минеральной связующей добавки (цеолитовой породы - природного псевдопластичного компонента с внутрикристаллической пористой структурой основного породообразующего минерала) и пластифицирующей добавки (цеолитлигносульфонатного шликера), что обеспечивается совокупностью операций, включающей приготовление пластифицирующей добавки по шликерному способу путем совместного мокрого помола цеолитовой породы с лигносульфонатом кальция (сульфитно-спиртовой бардой) в шаровой мельнице до остатка на сите 0088 не более 2-3%, пластификацию зольных микросфер смешиванием с полученным цеолитлигносульфонатным шликером плотностью 1,20-1,25 г/см3 с последующим введением сухой минеральной связующей добавки в виде цеолитовой породы, высушенной при температуре 110-150°С и измельченной до размеров частиц менее 0,5 мм, формование изделий из полученной сырьевой смеси полусухим прессованием под давлением 20-25 МПа и обжиг полуфабриката при температуре 980±20°С.The invention consists in regulating the structure of the pore space of the ceramic matrix through the use of a non-plastic technogenic component with its own highly porous structure (ash microspheres), a mineral binder additive (zeolite rock - a natural pseudoplastic component with an intracrystalline porous structure of the main rock-forming mineral) and a plasticizing additive (zeolite lignosulfonate slip) which is ensured by a set of operations, including the preparation of plasticizing the additive according to the slip method by co-wet milling the zeolite rock with calcium lignosulfonate (sulphite-alcohol stillage) in a ball mill to a residue on sieve 0088 of not more than 2-3%, plasticizing the ash microspheres by mixing with the obtained zeolite lignosulfonate slip with a density of 1.20-1, 25 g / cm 3 followed by the introduction of a dry mineral binder additive in the form of zeolite rock, dried at a temperature of 110-150 ° C and crushed to particle sizes less than 0.5 mm, molding products from the resulting raw material mixture with a semi-dry press by pressing under pressure of 20–25 MPa and firing the semi-finished product at a temperature of 980 ± 20 ° С.

Предлагаемый состав для изготовления конструкционно-теплоизоляционной строительной керамики следующий (мас.%): зольные микросферы - 60-95, цеолитовая порода 5-40, цеолитлигносульфонатный шликер - 12-16 (сверх 100).The proposed composition for the manufacture of structural heat-insulating building ceramics is as follows (wt.%): Ash microspheres - 60-95, zeolite rock 5-40, zeolite-lignosulfonate slip - 12-16 (over 100).

Прообразующее действие зольных микросфер в керамических композициях обусловлено их полой структурой.The imaging effect of the ash microspheres in ceramic compositions is due to their hollow structure.

Уменьшение содержания зольных микросфер в составе керамической массы менее 60 мас.% приводит к повышению плотности и теплопроводности изделий.A decrease in the content of ash microspheres in the composition of the ceramic mass of less than 60 wt.% Leads to an increase in the density and thermal conductivity of the products.

В качестве минерального связующего компонента используется псевдопластичная порода, состоящая преимущественно из минералов с развитой каркасно-полостной пористостью - цеолитовая порода, в количестве от 5 до 40 мас.% с содержанием цеолитовых минералов не менее 60%.As a mineral binder component, a pseudoplastic rock is used, consisting mainly of minerals with developed skeleton-cavity porosity - zeolite rock, in an amount of 5 to 40 wt.% With a zeolite mineral content of at least 60%.

Выбор цеолитсодержащих пород как связующей минеральной добавки обусловлен ее некоторой пластичностью и связующей способностью в измельченном состоянии, и в то же время обладающей собственной структурной пористостью, что определяется особенностями строения цеолитовых минералов, слагающих такие породы, поскольку цеолиты - это водные алюмосиликаты щелочных и щелочно-земельных металлов, обладающие развитой пористой структурой. Кристаллический трехмерный каркас цеолитов пронизан в нескольких направлениях крупными полостями (порами, каналами), связанными друг с другом и с поверхностью кристалла. Суммарный объем пор и каналов может достигать 50% от объема минерала. Внутрикристаллические полости и каналы заполнены так называемой цеолитовой водой, которая, имея с каркасом слабые водородные связи, легко выделяется из кристаллов при медленном нагреве в интервале температур 110-400°С без нарушения структуры каркаса.The choice of zeolite-containing rocks as a binder mineral additive is due to its certain plasticity and binder ability in a crushed state, and at the same time to have its own structural porosity, which is determined by the structural features of zeolite minerals composing such rocks, since zeolites are aqueous alkali and alkaline-earth aluminosilicates metals with a developed porous structure. The crystalline three-dimensional framework of zeolites is penetrated in several directions by large cavities (pores, channels) connected to each other and to the surface of the crystal. The total volume of pores and channels can reach 50% of the volume of the mineral. The intracrystalline cavities and channels are filled with so-called zeolite water, which, having weak hydrogen bonds with the framework, is easily released from the crystals upon slow heating in the temperature range 110-400 ° C without violating the structure of the framework.

Измельчение технологической добавки до крупности менее 0,5 мм необходимо для повышения пластичности и связности цеолитовой породы, а также для создания однородной мелкозернистой керамической шихты.Grinding a technological additive to a particle size of less than 0.5 mm is necessary to increase the ductility and cohesion of the zeolite rock, as well as to create a homogeneous fine-grained ceramic mixture.

Измельчение цеолитовой породы до крупности более 0,5 мм приводит к ухудшению формовочных свойств цеолитозолосодержащих масс.Grinding zeolite rock to a particle size greater than 0.5 mm leads to a deterioration in the molding properties of zeolite-containing masses.

Создание высокопористой структуры керамических изделий, изготавливаемых полусухим способом из традиционных золосодержащих масс, возможно при условии преобладающего содержания зольных микросфер в композициях с природным связующим сырьем, в которых золосодержащий материал выполняет функции основного структурообразующего компонента. Это определяет необходимость изыскания путей дополнительной пластификации таких масс для создания прочного контакта между связкой и частицами основы, поскольку в случае сухого перемешивания природной связки с микросферами последующее увлажнение смеси до состояния полусухих масс (с влажностью 6-8%) не обеспечивает полного раскрытия связующей способности связки и, как следствие, получения прочносвязанных масс, что отрицательно сказывается на механических свойствах сырца и, в конечном счете, готового изделия.The creation of a highly porous structure of ceramic products made semi-dry from traditional ash-containing masses is possible provided the prevailing content of ash microspheres in compositions with natural binder raw materials, in which the ash-containing material acts as the main structure-forming component. This determines the need to find ways of additional plasticization of such masses to create a strong contact between the binder and the base particles, since in the case of dry mixing of the natural binder with microspheres, subsequent wetting of the mixture to a state of semi-dry masses (with a moisture content of 6-8%) does not fully reveal the binder's binding ability and, as a result, obtaining tightly bound masses, which negatively affects the mechanical properties of the raw material and, ultimately, the finished product.

Природный связующий компонент плохо связывается с остеклованной поверхностью зольной микросферы. Пластификация зольных микросфер, суть которой сводится к модифицированию состояния стеклообразной поверхности микросфер в процессе их предварительной обработки пластифицирующей добавкой в виде цеолитлигносульфонатного шликера в количестве 16-18% (сверх 100) с последующим смешиванием со связующей цеолитовой породой, обеспечивает тесный контакт между увлажненными непластичными частицами зольных микросфер со связкой, тонкодисперсная часть которой адгезионно схватывается с поверхностью микросферы за счет действия смолистых и сахаристых веществ сульфитно-спиртовой барды и прочно удерживается на ней. Образовавшиеся прослойки между зольными микросферами способствуют снижению сдвиговых усилий при прессовании изделий.The natural binder component is poorly bound to the vitrified surface of the ash microsphere. Plasticization of cindery microspheres, the essence of which is to modify the state of the glassy surface of the microspheres during their pretreatment with a plasticizing additive in the form of a zeolite-lignosulfonate slip in an amount of 16-18% (over 100), followed by mixing with a binder zeolite rock, provides close contact between moistened non-plastic particles of cindery microspheres with a bundle, the finely dispersed part of which adheres to the surface of the microsphere due to the action of tarry and sugar substances sulfite-alcohol stillage and held firmly on it. The resulting layers between the ash microspheres contribute to a decrease in shear forces during the pressing of articles.

Состав цеолитлигносульфонатного шликера (мас.%): цеолитовая порода - 40, лигносульфонат кальция (сульфитно-спиртовая барда) - 10, вода - остальное.The composition of the zeolite-lignosulfonate slip (wt.%): Zeolite rock - 40, calcium lignosulfonate (sulphite-alcohol stillage) - 10, water - the rest.

Выбор прессового давления 20-25 МПа при формовании изделий полусухим способом обусловлен необходимостью обеспечения высоких прочностных показателей сырца, высушенного полуфабриката и готового изделия.The choice of press pressure of 20-25 MPa when molding products in a semi-dry way is due to the need to ensure high strength characteristics of raw, dried semi-finished and finished products.

Использование давления прессования ниже 20 МПа не обеспечивает прочности полуфабриката, достаточной для дальнейших транспортных операций в реальном технологическом процессе. Повышение давления прессования сверх 25 МПа нецелесообразно ввиду чрезмерного повышения плотности готового изделия.The use of pressing pressure below 20 MPa does not provide the strength of the semi-finished product, sufficient for further transport operations in a real process. Increasing the pressing pressure in excess of 25 MPa is impractical due to an excessive increase in the density of the finished product.

ПримерExample

В качестве структурообразующего компонента по заявляемому способу используются зольные микросферы Беловской ГРЭС (Кемеровская обл.).As a structure-forming component according to the claimed method, ash microspheres of the Belovskaya state district power station (Kemerovo region) are used.

Зольные микросферы представляют собой легкую фракцию (насыпная масса 300-400 кг/м3) золы от сжигания твердого топлива. В случае удаления золы мокрым способом ввиду низкой плотности микросферы образуют на водной поверхности отстойника плавающий слой, который легко собирается и удаляется.Ash microspheres are a light fraction (bulk density of 300-400 kg / m 3 ) ash from the combustion of solid fuels. In the case of ash removal by the wet method, due to the low density, the microspheres form a floating layer on the water surface of the sump, which is easily collected and removed.

Зольные микросферы сложены правильными полыми сферическими образованиями с гладкой блестящей поверхностью диаметром от 50 до 250 мкм, с толщиной стенки 2-5 мкм. Температура плавления микросфер составляет 1200-1300°С, что позволяет отнести их к легкоплавкому золосодержащему сырью. Фазовый состав зольных микросфер представлен стеклофазой в количестве 90%, в кристаллической части фиксируется кварц.Ash microspheres are composed of regular hollow spherical formations with a smooth shiny surface with a diameter of 50 to 250 microns, with a wall thickness of 2-5 microns. The melting point of the microspheres is 1200-1300 ° C, which allows them to be attributed to low-melting ash-containing raw materials. The phase composition of the ash microspheres is represented by the glass phase in an amount of 90%; quartz is fixed in the crystalline part.

В качестве минерального связующего сырья используется цеолитовая порода Сахаптинского месторождения (Красноярский край). По внешнему виду порода рыхлая с зернами неправильной угловатой формы светло-коричневого цвета, фракцией 6±1 мм. Сырье характеризуется как клиноптилолизированные туфы полиминерального цеолитового состава, представленного смесью клиноптилолита, гейландита и морденита с преобладанием клиноптилолита.Zeolite rock of the Sakhaptinsky deposit (Krasnoyarsk Territory) is used as a mineral binder. In appearance, the breed is loose with grains of irregular angular shape of light brown color, fraction 6 ± 1 mm. The raw material is characterized as clinoptilolized tuffs of a polymineral zeolite composition, represented by a mixture of clinoptilolite, heylandite and mordenite with a predominance of clinoptilolite.

Характеристика сырьевых компонентов по химическому составу приведена в табл.1.The characteristics of the raw materials in chemical composition are given in table 1.

Подготовка минеральной связующей добавки (цеолитовой породы) включает сушку добавки в сушильном барабане при температуре 110-150°С и тонкое измельчение до размера менее 0,5 мм.Preparation of a mineral binder additive (zeolite rock) includes drying the additive in a drying drum at a temperature of 110-150 ° C and fine grinding to a size of less than 0.5 mm.

Подготовка пластифицирующей добавки осуществляется по шликерному способу путем совместного мокрого (вода - 50 мас.%) помола в шаровой мельнице до остатка на сите 0088 не более 2-3% цеолитовой породы (40 мас.%) с добавкой лигносульфоната кальция (сульфитно-спиртовой барды - 10 мас.%).The preparation of the plasticizing additive is carried out by the slip method by co-wet (water - 50 wt.%) Grinding in a ball mill to a residue on a 0088 sieve of not more than 2-3% zeolite rock (40 wt.%) With the addition of calcium lignosulfonate (sulphite-alcohol stillage) - 10 wt.%).

Дозировка всех компонентов производится весовым способом. Компонентные составы керамических масс приведены в табл.2.Dosage of all components is carried out in a weighted manner. Component compositions of ceramic masses are given in table.2.

Пластификация зольного компонента осуществляется путем его обработки подготовленным цеолитлигносульфонатным шликером плотностью 1,20-1,25 г/см3 в количестве, необходимом для получения керамической массы с влажностью 6-8%.Plasticization of the ash component is carried out by treating it with a prepared zeolite-lignosulfonate slip with a density of 1.20-1.25 g / cm 3 in the amount necessary to obtain a ceramic mass with a moisture content of 6-8%.

Приготовление керамической массы заключается в смешивании в легких бегунах или двухвальном смесителе подготовленной связующей добавки с пластифицированным зольным компонентом.The preparation of the ceramic mass consists in mixing the prepared binder with a plasticized ash component in light runners or a twin-shaft mixer.

Формование изделий осуществляется полусухим прессованием под давлением 20-25 МПа.Molding is carried out by semi-dry pressing under a pressure of 20-25 MPa.

Выявлено, что использование цеолитовой породы в композициях с зольными микросферами даже при предельной степени отощения 90-95% при условии пластификации их лигносульфонатным цеолитовым шликером обеспечивает возможность получения полуфабриката с четкими гранями и с повышенной прочностью на сжатие (1,7-2,2 МПа). Кроме того, достаточная прочность сырца и низкая воздушная усадка полуфабриката с зольными микросферами (близкая к нулевым значениям) позволяют исключить в технологическом процессе необходимость операции сушки прессовок и обеспечить стабильность размеров и формы готовых изделий.It has been revealed that the use of zeolite rock in compositions with cindery microspheres, even with a marginal degree of depletion of 90-95%, provided that they are plasticized with a lignosulfonate zeolite slurry, makes it possible to obtain a semi-finished product with clear faces and with increased compressive strength (1.7-2.2 MPa) . In addition, the sufficient strength of the raw material and the low air shrinkage of the semi-finished product with ash microspheres (close to zero values) make it possible to eliminate the need for drying operations of the compacts in the process and ensure the stability of the size and shape of the finished products.

Обжиг полуфабриката производится при температуре 980±20°С в течение 16-20 часов с выдержкой при конечной температуре не менее 2 часов. Понижение температуры обжига менее 980±20°С не обеспечивает полноты протекания процесса спекания и формирования прочной структуры пористого керамического изделия. Обжиг при температурах более 980±20°С нецелесообразен ввиду чрезмерного повышения плотности изделий и ухудшения их теплоизоляционных свойств.Semi-finished product is fired at a temperature of 980 ± 20 ° C for 16-20 hours with exposure at a final temperature of at least 2 hours. Lowering the firing temperature to less than 980 ± 20 ° C does not ensure the completeness of the sintering process and the formation of a strong structure of the porous ceramic product. Firing at temperatures above 980 ± 20 ° C is impractical due to the excessive increase in the density of products and the deterioration of their thermal insulation properties.

Свойства обожженных изделий приведены в табл.3.The properties of the calcined products are given in table.3.

Таким образом, применение в составе керамической массы цеолитовой породы в качестве связующего компонента в композиции с зольными микросферами, увлажненными цеолитлигносульфонатным шликером, позволяет получить по полусухой технологии из композиций с содержанием зольных микросфер от 60 до 95 мас.% при температуре обжига 980±20°С прочный и высокоэффективный конструкционно-теплоизоляционный керамический кирпич плотностью 930-1100 кг/м3 с теплопроводностью 0,29-0,36 Вт/м·К и с минимально гарантированной маркой не менее М100-М125.Thus, the use of zeolite rock as a binder component in the composition of the ceramic mass in a composition with ash microspheres moistened with a zeolite lignosulfonate slip allows one to obtain semi-dry technology from compositions with ash microspheres from 60 to 95 wt.% At a firing temperature of 980 ± 20 ° С durable and highly effective structural and heat-insulating ceramic brick with a density of 930-1100 kg / m 3 with a thermal conductivity of 0.29-0.36 W / m · K and with a minimum guaranteed grade of at least M100-M125.

Создание высокопористых керамических структур в композициях зольных микросфер с цеолитовой породой обусловлено как структурной пористостью породообразующего минерала цеолитовой породы, так и особенностями строения зольного компонента (присутствием полых сферических частиц), а также препятствующими усадке при спекании физико-химическими процессами в системе «цеолитовая порода - зольные микросферы» (процессами синтеза анортита и муллита, протекающими с увеличением молярного объема).The creation of highly porous ceramic structures in compositions of fly ash microspheres with zeolite rock is caused both by the structural porosity of the rock-forming mineral of the zeolite rock, and by the structural features of the ash component (the presence of hollow spherical particles), and also hindering shrinkage during sintering by physicochemical processes in the zeolite rock - fly ash system microspheres ”(processes of synthesis of anorthite and mullite, occurring with an increase in molar volume).

Обеспечение высокой прочности продуктов обжига из композиций цеолитовой породы и зольных микросфер, увлажненных цеолитовым шликером с добавкой лигносульфоната кальция, обусловлено как применением повышенного давления прессования изделий (20-25 МПа), приводящим к частичному разрушению микросфер и образованию остроосколочных фрагментов, армирующих связующую составляющую, так и улучшением спекаемости образцов за счет: а) равномерного распределения части связующего компонента в шликероподобном состоянии по всему объему зольных микросфер, в) адгезионного сцепления основной части связующего в сухом состоянии с увлажненной и модифицированной поверхностью микросферы в виде тончайших пленок на стадии формования, б) припекания связки к поверхности микросферы в результате создания легкоплавких эвтектик в пленках за счет внесения щелочно-земельного компонента с раствором лигносульфоната кальция. Все это в совокупности обеспечивает развитие стеклокристаллического переходного слоя между микросферой и цеолитовой связкой и, как следствие, повышение прочностных свойств изделий, поскольку, чем тоньше прослойка между элементами керамической структуры, тем выше удельная прочность керамического материала.Ensuring high strength of firing products from compositions of zeolite rock and ash microspheres moistened with a zeolite slurry with the addition of calcium lignosulfonate is due to the use of increased compression pressure of products (20-25 MPa), which leads to partial destruction of microspheres and the formation of sharp-fragment fragments reinforcing the binder component, so and improvement of specimen sintering due to: a) uniform distribution of a portion of the binder component in a slip-like state over the entire volume of ash microspheres p, c) adhesion adhesion of the main part of the binder in a dry state to the moistened and modified surface of the microsphere in the form of the thinnest films at the molding stage, b) baking of the ligament to the surface of the microsphere as a result of the creation of fusible eutectics in the films due to the introduction of an alkaline-earth component with a lignosulfonate solution calcium. All this together ensures the development of a glass-crystalline transition layer between the microsphere and zeolite binder and, as a result, an increase in the strength properties of products, since the thinner the layer between the elements of the ceramic structure, the higher the specific strength of the ceramic material.

Таблица 1
Химический состав сырьевых материалов
Table 1
The chemical composition of raw materials
КомпонентыComponents Содержание оксидов, %The content of oxides,% SiO2 SiO 2 Аl2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 MgOMgO CaOCao R2OR 2 O Δmпрк. Δm PPH. зольные микросферы Беловской ГРЭСash microspheres of Belovskaya state district power station 65,6665.66 20,9120.91 4,374.37 2,252.25 4,064.06 1,231.23 1,521,52 цеолитовая порода Сахаптинского месторождения (Красноярский край)zeolite rock of the Sakhaptinskoye deposit (Krasnoyarsk Territory) 67,5667.56 11,7511.75 1,981.98 0,700.70 3,903.90 3,573.57 10,5610.56

Figure 00000001
Figure 00000001

Таблица 3
Свойства изделий
Table 3
Product Properties
Показатели свойствProperty metrics ПрототипPrototype СоставыCompositions 1one 22 33 4four Запредельные составы
А
Outlawing compositions
BUT
температура обжига, °Сfiring temperature, ° С 850-900850-900 980±20980 ± 20 980±20980 ± 20 980±20980 ± 20 980±20980 ± 20 980±20980 ± 20 плотность, ρ·10-3, кг/м3 density, ρ · 10 -3 , kg / m 3 0,55-0,650.55-0.65 1,071,07 1,091.09 0,980.98 0,930.93 1,17-1,211.17-1.21 теплопроводность, Вт/м·Кthermal conductivity, W / m · K 0,360.36 0,360.36 0,330.33 0,290.29 0,440.44 предел прочности при сжатии,
σсж, МПа
ultimate compressive strength
σ squ , MPa
7,5-107.5-10 22,222.2 19,619.6 18,618.6 18,218.2 32,232,2
ожидаемая марка кирпичаexpected brick brand -- М125M125 М100M100 М100M100 М100M100 М175M175

Claims (2)

1. Способ изготовления конструкционно-теплоизоляционной строительной керамики, включающий подготовку минеральной связующей добавки, увлажнение и пластификацию зольного компонента, смешивание связующей добавки с пластифицированным зольным компонентом, полусухое прессование изделий и обжиг, отличающийся тем, что пластифицирующую добавку готовят по шликерному способу совместным мокрым помолом цеолитовой породы с лигносульфонатом кальция (сульфитно-спиртовой бардой) в шаровой мельнице до остатка на сите 0088 не более 2-3%, осуществляют пластификацию смешиванием зольных микросфер с полученным цеолитлигносульфонатным шликером плотностью 1,20-1,25 г/см3, с последующим введением сухой минеральной связующей добавки в виде цеолитовой породы, высушенной при температуре 110-150°С и измельченной до размеров частиц менее 0,5 мм, формование изделий из полученной сырьевой смеси осуществляют полусухим прессованием под давлением 20-25 МПа, а обжиг проводят при температуре 980±20°С.1. A method of manufacturing structural and heat-insulating building ceramics, including the preparation of a mineral binder additive, moistening and plasticizing the ash component, mixing the binder additive with a plasticized ash component, semi-dry pressing of products and firing, characterized in that the plasticizing additive is prepared according to the slip method by joint wet grinding of the zeolite rocks with calcium lignosulfonate (sulphite-alcohol stillage) in a ball mill to a residue on sieve 0088 no more than 2-3%, carry out pl astification by mixing ash microspheres with the obtained zeolite-lignosulfonate slip with a density of 1.20-1.25 g / cm 3 , followed by the introduction of a dry mineral binder additive in the form of a zeolite rock, dried at a temperature of 110-150 ° C and crushed to particle sizes less than 0.5 mm, the molding of products from the obtained raw material mixture is carried out by semi-dry pressing under a pressure of 20-25 MPa, and firing is carried out at a temperature of 980 ± 20 ° C. 2. Состав для изготовления конструкционно-теплоизоляционной строительной керамики, содержащий зольные микросферы, связующую минеральную добавку и увлажняющую пластифицирующую добавку, отличающийся тем, что в качестве связующей минеральной добавки используют цеолитовую породу, в качестве увлажняющей пластифицирующей добавки используют цеолитлигносульфонатный шликер при следующем соотношении компонентов, мас.%:
зольные микросферы 60-95 цеолитовая порода 5-40 цеолитлигносульфонатный шликер 12-16 (сверх 100)
2. Composition for the manufacture of structural heat-insulating building ceramics containing ash microspheres, a binder mineral additive and a moisturizing plasticizing additive, characterized in that zeolite rock is used as a binder mineral additive, a zeolite-lignosulfonate slip is used as a moisturizing plasticizing additive in the following ratio of components, wt .%:
ash microspheres 60-95 zeolite rock 5-40 zeolite lignosulfonate slip 12-16 (over 100)
RU2008115721/03A 2008-04-21 2008-04-21 Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof RU2379258C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008115721/03A RU2379258C1 (en) 2008-04-21 2008-04-21 Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008115721/03A RU2379258C1 (en) 2008-04-21 2008-04-21 Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008115721A RU2008115721A (en) 2009-10-27
RU2379258C1 true RU2379258C1 (en) 2010-01-20

Family

ID=41352609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008115721/03A RU2379258C1 (en) 2008-04-21 2008-04-21 Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379258C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2720139C1 (en) * 2019-03-22 2020-04-24 Общество с ограниченной ответственностью "Прайм" Method of producing molded refractory articles based on zeolite-containing rocks and high-modulus polysilicate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2720139C1 (en) * 2019-03-22 2020-04-24 Общество с ограниченной ответственностью "Прайм" Method of producing molded refractory articles based on zeolite-containing rocks and high-modulus polysilicate

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008115721A (en) 2009-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4824811A (en) Lightweight ceramic material for building purposes, process for the production thereof and the use thereof
US7892479B2 (en) Manufacture of articles from fly ash
CA1074343A (en) Clay compositions
EP2727894B1 (en) Forming of ceramic materials made with inorganic polymers
US10669205B2 (en) Construction units in form of bricks, blocks or tiles made from recyclable materials and by-products, methods of making the construction units and their use
RU2387617C1 (en) Method for production of raw materials mix for ash-ceramic wall materials
RU2379258C1 (en) Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof
RU2277520C1 (en) Method for making wall ceramic articles (variants)
KR101653285B1 (en) The lightweight refractories for a used briquet and coffee sludge and the producing method thereof
RU2327666C1 (en) Method of manufacture of wall ceramics using sedimentary high-silica rocks, stock for wall ceramics, and aggregate for wall ceramics
DE202007002982U1 (en) brick
WO2004099102A2 (en) Composition for blocks for masonry and facing and method for their production
RU2155735C1 (en) Unburned high-temperature heat-insulating material and method of its production
RU2318772C1 (en) Method of manufacture of wall ceramic articles, raw charge for manufacture of wall ceramic articles and filler for wall ceramic articles
RU2496742C1 (en) Ceramic mixture
DE2533774C2 (en) Ceramic mass, process for its production and use of the mass for the production of earthenware products
JP7041918B2 (en) Geopolymer cured product with high bending performance and its manufacturing method
RU2231505C1 (en) Ceramic mass for making wall and facing articles
RU2422409C1 (en) Method of making porous building bricks
RU2303018C1 (en) Method of manufacture of wall ceramic items
JP3411242B2 (en) Lightweight porcelain product and method of manufacturing the same
RU2266878C2 (en) Method of manufacture of building light-yellow ceramics and its composition
DE2339139A1 (en) CERAMIC INSULATION STONES
RU2318771C1 (en) Method of manufacture of wall ceramic articles with the use of ground crystallized glass, charge for manufacture of wall ceramic articles and filler for wall ceramic articles
RU2711648C1 (en) Raw mixture for production of large-size silicate articles

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100422