RU2379264C1 - Raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products - Google Patents

Raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products Download PDF

Info

Publication number
RU2379264C1
RU2379264C1 RU2008144701/03A RU2008144701A RU2379264C1 RU 2379264 C1 RU2379264 C1 RU 2379264C1 RU 2008144701/03 A RU2008144701/03 A RU 2008144701/03A RU 2008144701 A RU2008144701 A RU 2008144701A RU 2379264 C1 RU2379264 C1 RU 2379264C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vermiculite
products
clay
ceramic
manufacturing
Prior art date
Application number
RU2008144701/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Ефимович Нагибин (RU)
Геннадий Ефимович Нагибин
Мария Михайловна Колосова (RU)
Мария Михайловна Колосова
Оксана Анатольевна Резинкина (RU)
Оксана Анатольевна Резинкина
Александр Юрьевич Вшивков (RU)
Александр Юрьевич Вшивков
Татьяна Григорьевна Калиновская (RU)
Татьяна Григорьевна Калиновская
Евгения Владимировна Глушкова (RU)
Евгения Владимировна Глушкова
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный 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 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2008144701/03A priority Critical patent/RU2379264C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379264C1 publication Critical patent/RU2379264C1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: construction engineering.
SUBSTANCE: raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products concerns high-temperature heat insulation presented with bricks and boards, industrial machinery, particularly for fettling of cathodes in electrolytic cells in aluminium industry and building materials industry. The raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products contains expanded vermiculite, firestone and clay-phosphate binder in the following ratio, wt %: expanded vermiculite - 65-25; firestone - 25-65; clay-phosphate binder - 7-15.
EFFECT: higher durability, thermal stability, fire resistance and lower decrease shrinkage of products.
3 tbl

Description

Изобретение относится к высокотемпературной (до 1100°С) теплоизоляции, в виде кирпичей и плит, промышленного оборудования, в частности для футеровки катодной части электролизеров в алюминиевой промышленности, а также промышленности строительных материалов.The invention relates to high-temperature (up to 1100 ° C) thermal insulation in the form of bricks and plates, industrial equipment, in particular for lining the cathode part of electrolytic cells in the aluminum industry, as well as the building materials industry.

Известен теплоизоляционно-конструкционный материал и способ его получения на основе вспученного вермикулита огнеупоров (РФ п. №2161142 С1, кл. С04В 28/24, 06.06.2000), заключающийся в том, что смешивают вспученный вермикулит со связующим - жидким стеклом и технологической добавкой, формуют пласт и осуществляют горячее прессование с продувкой горячим газообразным агентом с изотермической выдержкой, в качестве технологической добавки используется материал, выбранный из группы: вермикулитовая пыль, уловленная в процессе обжига вермикулита, аморфный кремнезем органогенного происхождения, а в качестве горячего газообразного агента используют дымовые газы печей обжига вермикулита или углекислый газ с температурой 100-350°С.Known thermal insulation and structural material and the method of its production on the basis of expanded vermiculite refractories (Russian Federation, item No. 2161142 C1, class C04B 28/24, 06/06/2000), which consists in mixing the expanded vermiculite with a binder - liquid glass and a technological additive , form the formation and carry out hot pressing with a hot gaseous agent blowing with isothermal exposure; a material selected from the group is used as a technological additive: vermiculite dust captured during vermiculite roasting, amorphous to organic matter is of rhizomene, and flue gases of vermiculite kilns or carbon dioxide with a temperature of 100-350 ° C are used as a hot gaseous agent.

Недостатки способа и материала заключаются в том, что он менее производительный за счет высоких технологических и временных затрат, а в качестве связующего используется жидкое стекло, которое снижает огнеупорность изделия и, как следствие, область применения.The disadvantages of the method and material are that it is less productive due to the high technological and time costs, and liquid glass is used as a binder, which reduces the fire resistance of the product and, as a consequence, the scope.

Известен высокотемпературный теплоизоляционный материал (SU 1648938 А1, кл. С04В 38/08, 28/34), состоящий из вспученного вермикулита марки 150, который затворяют водными растворами кислот 10%-ной концентрации. Смесь помещают в реактор, где выдерживают при обычном атмосферном давлении и обычной температуре в состоянии покоя до достижения жидкой фазы смеси рН 7, затем обработанный кислотой вспученный вермикулит прессуют под давлением 15 и 30 кг/см2 соответственно для теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструктивных изделий и подают на сушку при 100-120°С.Known high-temperature heat-insulating material (SU 1648938 A1, class C04B 38/08, 28/34), consisting of expanded vermiculite grade 150, which is closed with aqueous solutions of acids of 10% concentration. The mixture is placed in a reactor, where it is kept at normal atmospheric pressure and normal temperature at rest until the liquid phase of the mixture reaches pH 7, then the acid-treated expanded vermiculite is pressed under pressure of 15 and 30 kg / cm 2, respectively, for heat-insulating and heat-insulating structural products and served for drying at 100-120 ° C.

Недостатки заключаются в том, что при высоком расходе кислотного фосфатного связующего (до 26 мас.%), прочность изделий не превышает 2 Мпа.The disadvantages are that with a high consumption of acid phosphate binder (up to 26 wt.%), The strength of the products does not exceed 2 MPa.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ производства теплоизоляционных керамовермикулитовых изделий (SU 1583395 A1, кл. С04В 35/56, опубл. 07.08.1990, (прототип)), включающий приготовление глиняного шликера, введение в него огнеупорного заполнителя в количестве 25-45 мас.ч. от всего его содержания, перемешивание смеси со вспученным вермикулитом и оставшейся частью огнеупорного заполнителя, подогретого до 80-95°С, выдерживание массы в течение 1,5-2,0 ч, формование, сушку и обжиг, который осуществляют, помещая в печь с температурой 1000-1050°С, выдерживают их 35-45 мин, повышают температуру до 1150°С и выдерживают 75-105 мин.The closest technical solution to the claimed method is a method for the production of heat-insulating ceramo-vermiculite products (SU 1583395 A1, class С04В 35/56, publ. 07.08.1990, (prototype)), including the preparation of clay slip, the introduction of a refractory filler in the amount of 25- 45 parts by weight from its entire content, mixing the mixture with expanded vermiculite and the remaining part of the refractory aggregate, heated to 80-95 ° C, keeping the mass for 1.5-2.0 hours, molding, drying and firing, which is carried out by placing in a furnace with a temperature of 1000-1050 ° C, withstand them for 35-45 minutes, increase the temperature to 1150 ° C and withstand 75-105 minutes

Недостатками этого способа и материала являются его низкая технологичность, в частности, слишком жесткий режим нагрева, вследствие этого полученные изделия обладают низкой механической прочностью из-за пережога вермикулита и из-за объемной и линейной усадки - повышенной плотностью и деформативностью.The disadvantages of this method and material are its low manufacturability, in particular, too hard heating mode, as a result of this, the resulting products have low mechanical strength due to burnout of vermiculite and due to volumetric and linear shrinkage - increased density and deformability.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности изделия, за счет использования глинофосфатного связующего, понижение линейной и объемной усадки и деформативности, за счет линейного режима нагрева, и, как следствие, повышение эксплуатационных и ресурсных характеристик.The technical result of the invention is to increase the strength of the product, through the use of phosphate binders, lower linear and volumetric shrinkage and deformability, due to the linear heating mode, and, as a result, increase operational and resource characteristics.

Технический результат достигается тем, что в сырьевой смеси для производства керамовермикулитовых изделий, включающей вспученный вермикулит, огнеупорную глину и связующее, новым является то, что в качестве связующего содержит глинофосфатную связку, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved in that in the raw material mixture for the production of ceramic-vermiculite products, including expanded vermiculite, refractory clay and a binder, it is new that it contains an aluminophosphate binder, in the following ratio of components, wt.%:

вспученный вермикулит - 65-25expanded vermiculite - 65-25

огнеупорная глина - 25-65refractory clay - 25-65

глинофосфатное связующее - 7-15aluminophosphate binder - 7-15

Фосфатные связки - это растворы фосфатов (обычно кислых), получаемые или нейтролизацией кислоты (оксидами или гидрооксидами), или растворением фосфатов в воде. Растворы кислых фосфатов обладают вяжущими свойствами.Phosphate ligaments are solutions of phosphates (usually acidic) obtained either by the neutralization of an acid (oxides or hydroxides) or the dissolution of phosphates in water. Solutions of acid phosphates have astringent properties.

Применение глинофосфатного связующего позволяет получить материалы с рядом ценных свойств: с высокой прочностью при сжатии, термостойкостью и огнеупорностью, при пониженных температурах спекания.The use of aluminophosphate binder allows to obtain materials with a number of valuable properties: with high compressive strength, heat resistance and fire resistance, at low sintering temperatures.

Для приготовления связующего использовали огнеупорную глину и ортофосфорную кислоту. Глинофосфатную связку получали кипячением глины с ортофосфорной кислотой в течение 5-7 минут. При этом соотношение в связующемRefractory clay and phosphoric acid were used to prepare the binder. The clay phosphate binder was obtained by boiling clay with phosphoric acid for 5-7 minutes. Moreover, the ratio in the binder

Р2O5/Аl2O3=0.56.P 2 O 5 / Al 2 O 3 = 0.56.

Использование огнеупорной глины позволяет, за счет ее высокой пластичности и спекаемости, формовать изделия различных форм, исключая отдачу за счет силы упругости изделия; повысить огнеупорность, линейный темп нагрева изделия позволяет минимизировать линейную и объемную усадку, не доводя температуру до максимальной, при которой глина сильно спекается, таким образом можно получать изделия невысокой плотности и исключить дефекты внутри кристаллической решетки обожженного образца.The use of refractory clay allows, due to its high ductility and sinterability, to form products of various shapes, excluding recoil due to the elasticity of the product; to increase refractoriness, the linear rate of heating of the product allows to minimize linear and volumetric shrinkage, not bringing the temperature to the maximum at which the clay is sintering strongly, thus it is possible to obtain products of low density and eliminate defects inside the crystal lattice of the fired sample.

Перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «новизна».The above distinguishing features from the prototype signs allow us to conclude that the claimed technical solutions meet the criterion of "novelty."

Признаки, отличающие заявляемые технические решения от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».The features distinguishing the claimed technical solutions from the prototype are not identified in other technical solutions and, therefore, provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".

В Красноярском крае к числу крупных по количеству запасов огнеупорных глин относится группа Уярских месторождений. Добыча огнеупорного глинистого сырья производится на Кампановском месторождении, входящем в группу Уярских месторождений.In the Krasnoyarsk Territory, the group of Uyar deposits is one of the largest reserves of refractory clays in terms of quantity. Extraction of clay refractory raw materials is carried out at the Kampanovskoye field, which is part of the Uyarskoye field group.

Характеристика огнеупорной глины Кампановского месторождения приведена ниже:The characteristics of the refractory clay of the Kampanovskoye field are given below:

Микроскопическая характеристика - белая с желтым оттенком, содержит большое количество зернистых включений (11-34%), значительная часть которых имеет размеры 0.5-50 мм. Зернистые примеси каолинов представлены кварцем, полевым шпатом, гидрооксидами железа.The microscopic characteristic is white with a yellow tint, contains a large number of granular inclusions (11-34%), a significant part of which is 0.5-50 mm in size. Granular impurities of kaolins are represented by quartz, feldspar, and iron hydroxides.

Влажность - 15.5%.Humidity - 15.5%.

Реакция с 10% НСl - не вскипает.The reaction with 10% Hcl - does not boil.

Гранулометрический состав по ГОСТ 21216-81 (метод пипетки). Размер фракций в мм: более 0.05 - 16.1%, 0.05÷0.01 - 38.3%, 0.005÷0.001 - 14.7%, менее 0.001 - 9.7%.Granulometric composition according to GOST 21216-81 (pipette method). Fraction size in mm: more than 0.05 - 16.1%, 0.05 ÷ 0.01 - 38.3%, 0.005 ÷ 0.001 - 14.7%, less than 0.001 - 9.7%.

Плотность - 1.96 т/м3.Density - 1.96 t / m 3 .

Предел прочности при сжатии обожженных образцов при 1200°С - 29.4 МПа.The compressive strength of calcined samples at 1200 ° C is 29.4 MPa.

Огнеупорность -1690°С.Refractoriness -1690 ° С.

Спекаемость - высокотемпературного спекания.Sintering - high temperature sintering.

Чувствительность к сушке - 0.91 (малочувствительная).Sensitivity to drying - 0.91 (insensitive).

Нормальная формовочная влажность - 18.6%.Normal molding humidity is 18.6%.

Пластичность - 9.4 (умеренно пластичная).Plasticity - 9.4 (moderately plastic).

Связующая способность высушенных образцов - 2.1 МПа.The binding capacity of the dried samples is 2.1 MPa.

Предел прочности при сжатии обожженных образцов при 1000°С - 8.9 МПа.The compressive strength of calcined samples at 1000 ° C is 8.9 MPa.

Рентгенофазовый анализ - каолинит - 73%, α-SiO2 - небольшое количество, микроклин - мало, мусковит - следы.X-ray phase analysis - kaolinite - 73%, α-SiO 2 - a small amount, microcline - a little, muscovite - traces.

Химический состав огнеупорной глины приведен в таблице 1:The chemical composition of refractory clay is shown in table 1:


п/п
No.
p / p
Наименование
сырья
Name
raw materials
Содержание оксидов, %The content of oxides,%
SiO2 SiO 2 Аl2О3 Al 2 O 3 2О3 Fe 2 O 3 TiO2 TiO 2 CaOCao MgOMgO К2OK 2 O Na2ONa 2 O п.п.п.p.p.p. 1one Каолин Кампановского месторожденияKaolin of the Kampanovsky field 54.7854.78 29.9929.99 1.291.29 0.880.88 0.700.70 0.400.40 1.431.43 0.110.11 10.4210.42

Способ производства керамовермикулитовых изделий заключается в следующем: весовым способом в заданном соотношении дозируют компоненты шихты (вспученный вермикулит, глину огнеупорную), загружают последовательно в смесительное устройство (двухвальный смеситель, Z-образная мешалка) и тщательно перемешивают (10-15 мин), после чего производят увлажнение глинофосфатным связующим до полусухой массы и перемешивают еще в течение 10-15 мин, приготовленную смесь выгружают, дозируют, уплотняют и прессуют в карусельном прессе. Затем сушат в сушильных шкафах до остаточной влажности 3% при температуре (150±10°С), после чего высушенные изделия обжигают при температуре 950-1050°С.A method of producing ceramo-vermiculite products is as follows: in a predetermined ratio, the charge components are dosed in a predetermined ratio (expanded vermiculite, refractory clay), loaded sequentially into a mixing device (twin-shaft mixer, Z-shaped mixer) and thoroughly mixed (10-15 min), after which moisturize with a clay phosphate binder to a dry mass and mix for another 10-15 minutes, the prepared mixture is unloaded, dosed, compacted and pressed in a rotary press. Then it is dried in ovens to a residual moisture content of 3% at a temperature (150 ± 10 ° C), after which the dried products are fired at a temperature of 950-1050 ° C.

Для производства высокотемпературных теплоизоляционных изделий используют, например шихту следующего состава, мас.%: вспученный вермикулит - 65, глина огнеупорная - 25, глинофосфатное связующее - 10.For the production of high-temperature heat-insulating products, for example, a mixture of the following composition is used, wt.%: Expanded vermiculite - 65, refractory clay - 25, clay phosphate binder - 10.

Примеры состава шихт приведены в таблице 2.Examples of the composition of the charges are given in table 2.

Таблица 2table 2 КомпонентыComponents Состав, мас.%:Composition, wt.%: Вспученный вермикулитExpanded Vermiculite 6565 5555 2525 Огнеупорная глинаFire-clay 2828 3535 6060 Глинофосфатное связующееClinophosphate binder 77 1010 15fifteen

Варьирование содержания вспученного вермикулита и глины огнеупорной в шихте позволяет уменьшать или увеличивать плотность и прочность; изменение соотношения ортофосфорной кислоты в глинофосфатном связующем позволяет повысить или понизить спекаемость, пористость и огнеупорность.Varying the content of expanded vermiculite and refractory clay in the mixture allows to reduce or increase the density and strength; changing the ratio of phosphoric acid in the phosphate binder allows you to increase or decrease the sintering ability, porosity and refractoriness.

Результаты испытаний изделий представлены в таблице 3.The test results of the products are presented in table 3.

Таблица 3Table 3 Свойства изделийProduct Properties Показатели по примеруIndicators for example известномуfamous предлагаемомуproposed 1one 22 33 Плотность изделий, кг/м3 The density of products, kg / m 3 585585 590590 598598 605605 Прочность при сжатии, МПаCompressive strength, MPa 1,391.39 2,532,53 2,672.67 2,862.86 Дополнительная усадка, %Additional shrinkage,% 0,390.39 0,230.23 0,260.26 0,320.32 Термостойкость, количество циклов воздушных теплосменHeat resistance, the number of cycles of air heat exchange 134134 139139 140140 137137 Огнеупорность, °СRefractoriness, ° С -- 14151415 14551455 15201520

Преимущества получаемых керамовермикулитовых изделий заключаются в повышении их огнеупорности, за счет введения в структуру огнеупорной глины и фосфатного связующего. Снижение линейной и объемной усадки и исключение деформации изделия происходит за счет предварительной сушки и обжига изделия. За счет снижения технологических и временных затрат происходит повышение эффективности производства.The advantages of the obtained ceramic-vermiculite products are in the increase of their refractoriness due to the introduction of refractory clay and a phosphate binder into the structure. Reduced linear and volumetric shrinkage and the exclusion of deformation of the product occurs due to preliminary drying and firing of the product. By reducing technological and time costs, there is an increase in production efficiency.

Claims (1)

Сырьевая смесь для производства керамовермикулитовых изделий, включающая вспученный вермикулит, огнеупорную глину и связующее, отличающаяся тем, что в качестве связующего содержит глинофосфатную связку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
вспученный вермикулит 65-25 огнеупорная глина 25-65 глинофосфатное связующее 7-15
A raw material mixture for the production of ceramic-vermiculite products, including expanded vermiculite, refractory clay and a binder, characterized in that it contains a phosphate binder as a binder in the following ratio of components, wt.%:
expanded vermiculite 65-25 fire-clay 25-65 aluminophosphate binder 7-15
RU2008144701/03A 2008-11-12 2008-11-12 Raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products RU2379264C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008144701/03A RU2379264C1 (en) 2008-11-12 2008-11-12 Raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008144701/03A RU2379264C1 (en) 2008-11-12 2008-11-12 Raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2379264C1 true RU2379264C1 (en) 2010-01-20

Family

ID=42120709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008144701/03A RU2379264C1 (en) 2008-11-12 2008-11-12 Raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379264C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104909822A (en) * 2015-05-29 2015-09-16 合肥瑞鹤装饰工程有限公司 Environmentally friendly vitrified microsphere inorganic insulation mortar and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104909822A (en) * 2015-05-29 2015-09-16 合肥瑞鹤装饰工程有限公司 Environmentally friendly vitrified microsphere inorganic insulation mortar and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100378029C (en) Ceramic material of porous spinel, and preparation method
JP4155284B2 (en) Tile, its manufacturing method and tile raw material
CN103130524B (en) Energy-saving light cordierite-mullite kiln furnace material, kiln furnace and preparation method of material
JP2009509898A (en) Sintered refractories with improved thermal shock resistance
JP3303221B2 (en) Refractory brick as tin bath brick
US8815759B2 (en) Cement-free high strength unshaped refractory
RU2379264C1 (en) Raw mix for manufacturing of ceramic vermiculite products
Suvorov et al. High-temperature heat-insulating materials based on vermiculite
CN111393156A (en) Preparation method of cordierite porous ceramic
RU2321571C1 (en) Mullite-corundum refractory material
CN100429177C (en) Mg-Al light thermal-insulated fireproof materials and method for preparing same
Mandal et al. Effect of different mullite precursors on the properties of low cement high alumina castable
CN112707740A (en) Siliceous heat-insulating brick for coke oven and production process thereof
CN106946578A (en) A kind of limekiln permanent robust type insulating brick
CN101768004B (en) Low-pore in situ oriental topaz brick and preparation method thereof
RU2330825C1 (en) Mixture for making refractory concrete
JP3546368B2 (en) Dense ceramic compacts based on magnesia and / or calcined dolomite and their use
SU628136A1 (en) Charge for making high-alumina refractories
RU2638599C2 (en) Charge and method for producing mullite-silica refractory articles
CN105418087A (en) Method for preparing firebricks for hot blast stove
CN104944973A (en) Refractory brick for hot air furnace
CN104944974A (en) Preparation method of refractory brick for hot-blast furnaces
JPS5839798B2 (en) Method for producing coal-fired firebrick
Kumar Development of Low Bulk Density Fireclay Insulation Brick
Budnikov et al. Refractory concretes with a barium aluminate binder

Legal Events

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

Effective date: 20131113