RU2416585C1

RU2416585C1 - Ceramic mass

Info

Publication number: RU2416585C1
Application number: RU2009143284/03A
Authority: RU
Inventors: Лариса Борисовна Сватовская (RU); Лариса Борисовна Сватовская; Людмила Леонидовна Масленникова (RU); Людмила Леонидовна Масленникова; Наталья Анатольевна Бабак (RU); Наталья Анатольевна Бабак; Ольга Александровна Капустина (RU); Ольга Александровна Капустина
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-04-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: ceramic mass contains Cambrian clay, sand and processed ceramic sorbent after waste water treatment, at the following ratio of components, wt %: Cambrian clay - 65-75; sand - 15-20; processed ceramic sorbent - 10-15.

EFFECT: product strength improvement.

1 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных материалов, например для лицевого кирпича.The invention relates to building materials and can be used in the manufacture of ceramic building materials, for example for face brick.

Известны керамические массы, содержащие в качестве отощителя песок, металлургические шлаки и другие твердые техногенные продукты (М.И.Роговой «Технология искусственных пористых заполнителей и керамики». М., Стройиздат, 1974, с.179-185). Недостатком таких составов является невысокая прочность при сжатии.Ceramic masses are known containing sand, metallurgical slag and other solid technogenic products as a cleaning agent (M. I. Rogovoi, “Technology of Artificial Porous Aggregates and Ceramics”. M., Stroyizdat, 1974, p. 179-185). The disadvantage of such compositions is the low compressive strength.

Наиболее близкой к предлагаемому составу является керамическая масса, содержащая кембрийскую глину и отощитель, в качестве которого используется песок или купершлак, предварительно обработанный потоком ускоренных электронов при оптимальном значении поглощенной дозы, находящемся в диапазоне 50-150 кГр (RU №2281925, С04В 33/02, С04В 33/16, опубл. 20.08.2006) при следующих соотношениях компонентов, мас.%:Closest to the proposed composition is a ceramic mass containing Cambrian clay and a detergent, which is sand or cooper slag, pre-treated with a stream of accelerated electrons at an optimal absorbed dose in the range of 50-150 kGy (RU No. 2281925, С04В 33/02 , С04В 33/16, publ. 08/20/2006) with the following ratios of components, wt.%:

глина кембрийскаяclay cambrian 65-7565-75 отощитель, обработанный потоком ускоренных электроновaccelerator treated with a stream of accelerated electrons 25-35.25-35.

Недостатком указанного состава является недостаточно высокая прочность керамического кирпича при сжатии и дорогой способ обработки отощителя.The disadvantage of this composition is the insufficiently high compressive strength of the ceramic brick and the expensive method of processing the detergent.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности керамического кирпича.The task of the invention is to increase the strength of ceramic bricks.

Поставленная задача достигается тем, что керамическая масса, содержащая кембрийскую глину и песок, дополнительно содержит отработанный керамический сорбент после очистки сточных вод при следующих соотношениях компонентов, мас.%:The problem is achieved in that the ceramic mass containing Cambrian clay and sand, additionally contains spent ceramic sorbent after wastewater treatment in the following ratios of components, wt.%:

глина кембрийскаяclay cambrian 65-7565-75 песокsand 15-2015-20 отработанный керамический сорбентwaste ceramic sorbent 10-15.10-15.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сжатии керамического кирпича на основе кембрийской глины, песка и отработанного керамического сорбента.The technical result of the invention is to increase the compressive strength of ceramic bricks based on Cambrian clay, sand and spent ceramic sorbent.

Повышение прочности материала определяется особенностями поведения катионов тяжелых металлов, сорбированных из сточных вод керамическим сорбентом, которые являются катализаторами кристаллизации, что обеспечивает получение материала с более высокой прочностью на сжатие, чем прототип за счет кристаллизации новообразований по границе раздела фаз. При этом наибольший эффект достигается при введении гетерогенных катализаторов, роль которых могут выполнять такие ионы металлов, как ионы железа, кадмия, меди, свинца и др. Увеличению прочности способствует также и то, что ионы металлов, сорбированные из сточных вод, являются d-катионами, которые за счет своих высокоэнергетических направленных связей увеличивают адгезию наполнителя матрицы и как бы армируют всю стуктуру кирпича, упрочняя керамическую матрицу. Совокупность указанных процессов позволяет получить более высокую прочность при сжатии керамического кирпича.The increase in material strength is determined by the behavior of heavy metal cations adsorbed from wastewater by a ceramic sorbent, which are crystallization catalysts, which provides a material with a higher compressive strength than the prototype due to crystallization of neoplasms along the phase boundary. In this case, the greatest effect is achieved with the introduction of heterogeneous catalysts, the role of which can be played by metal ions such as iron, cadmium, copper, lead, etc. The increase in strength is also facilitated by the fact that metal ions sorbed from waste water are d-cations which, due to their high-energy directed bonds, increase the adhesion of the matrix filler and, as it were, reinforce the entire brick structure, strengthening the ceramic matrix. The combination of these processes allows to obtain higher compressive strength of ceramic bricks.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯEXAMPLE OF SPECIFIC PERFORMANCE

Изделия изготавливаются по общепринятой технологии производства керамического кирпича пластическим формованием с обжигом при температуре плюс 1000°С.Products are manufactured according to the generally accepted technology for the production of ceramic bricks by plastic molding with firing at a temperature of plus 1000 ° C.

В качестве глинистого сырья для керамического кирпича используется легкоплавкая красножгущаяся кембрийская глина месторождения Красный Бор.As clay raw materials for ceramic bricks, fusible, red-burning Cambrian clay of the Krasny Bor deposit is used.

Таблица 1Table 1 Химический состав кембрийской глины, мас.%The chemical composition of Cambrian clay, wt.% SiO₂ SiO ₂ TiO₂+Al₂O₃ TiO ₂ + Al ₂ O ₃ Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ CaOCaO MgOMgO К₂ОK ₂ O SO₃ SO ₃ П.п.п.P.p.p. 62,8362.83 17,2917.29 6,646.64 1,241.24 2,732.73 4,54,5 0,540.54 4,264.26

В качестве отощителя используется песок и отработанный керамический сорбент. В качестве сорбента использовался обожженный при температуре 650°С пресс-порошок на основе кембрийской и латненской глин. При данной температуре обжига исходные компоненты претерпевают физико-химические превращения. Например, при температуре более 600°С начинается процесс разложения доломита с образованием оксидов кальция и магния и выделением углекислого газа, при этой же температуре происходит дегидратация глинистого компонента. Именно на стадии обжига формируется пористая структура гранулированного реагента. К тому же водородный показатель растворов обожженных пресс-порошков лежит в пределах 8,9…9,1, что говорит о возможности осаждения тяжелых металлов в виде их гидроксидов. Приготовленный таким образом сорбент хорошо поглощает ионы тяжелых металлов из сточных вод. Модуль крупности данного отхода составил Мкр=1,7.Sand and spent ceramic sorbent are used as a cleaning agent. As a sorbent, press powder annealed at a temperature of 650 ° C based on Cambrian and Latnian clays was used. At a given firing temperature, the starting components undergo physicochemical transformations. For example, at a temperature of more than 600 ° C, the decomposition of dolomite begins with the formation of calcium and magnesium oxides and the release of carbon dioxide, at the same temperature, the clay component is dehydrated. It is at the calcination stage that the porous structure of the granular reactant is formed. In addition, the hydrogen index of solutions of calcined press powders is in the range of 8.9 ... 9.1, which indicates the possibility of deposition of heavy metals in the form of their hydroxides. Thus prepared sorbent absorbs heavy metal ions from wastewater. The size modulus of this waste was Mkr = 1.7.

Технология производства кирпича соответствует всем производственным циклам, принятым в кирпичном производстве.The technology of brick production corresponds to all production cycles adopted in brick production.

Образцы кирпича, отформованные вручную в формах размером 160×40×40 мм, сушили при температуре плюс 100°С до влажности 4-6% и обжигали при максимальной температуре плюс 1000°С с выдержкой не менее 1 часа.Brick samples, manually molded in molds measuring 160 × 40 × 40 mm, were dried at a temperature of plus 100 ° C to a moisture content of 4-6% and fired at a maximum temperature of plus 1000 ° C with a holding time of at least 1 hour.

После обжига определялись следующие показатели образцов: предел прочности при сжатии и при изгибе по ГОСТ 8462-85. Результаты представлены в таблице 2.After firing, the following parameters of the samples were determined: tensile strength in compression and bending according to GOST 8462-85. The results are presented in table 2.

Анализ результатов, приведенных в таблице 2, свидетельствует о том, что введение в состав керамической массы в качестве отощителя песка в сочетании с отработанным керамическим сорбентом приводит к более интенсивному образованию жидкой фазы в керамическом кирпиче, что способствует повышению прочности в сравнении со значениями, достигаемыми при использовании в качестве отощителя песка, обработанного потоком ускоренных электронов.The analysis of the results shown in table 2 indicates that the introduction of sand as a scrubber in the composition of the ceramic mass in combination with the spent ceramic sorbent leads to a more intensive formation of the liquid phase in the ceramic brick, which contributes to an increase in strength in comparison with the values achieved at use as a scrubber of sand treated with a stream of accelerated electrons.

Таблица 2table 2 Физико-технические показатели образцовPhysical and technical indicators of samples Состав керамической массыThe composition of the ceramic mass Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa Предел прочности при изгибе, МПаBending Strength, MPa ПрототипPrototype мас.%wt.% глина кембрийская
отощитель, обработанный потокомclay cambrian
stream-treated scrubber 65-7565-75 Ср.15,9Wed 15.9 Ср.6,3Wed 6.3 Мин.13,1Min. 13,1 Мин.5,1Min. 5.1 ускоренных электроновaccelerated electrons 25-3525-35 глина кембрийскаяclay cambrian 6565 песокsand 20twenty Ср.26,2Wed 26.2 Ср.6,0Wed 6.0 отработанный керамический сорбентwaste ceramic sorbent 15fifteen Мин.15,1Min. 15.1 Мин.4,8Min. 4.8 глина кембрийскаяclay cambrian 7070 песокsand 15fifteen Ср.26,6Wed 26.6 Ср.6,2Wed 6.2 Мин.18,9Min. 18.9 Мин.5,2Min. 5.2 отработанный керамический сорбентwaste ceramic sorbent 15fifteen глина кембрийскаяclay cambrian 7575 песокsand 15fifteen Ср.25,1Wed 25.1 Ср.6,2Wed 6.2 отработанный керамический сорбентwaste ceramic sorbent 1010 Мин.16,1Min. 16.1 Мин.5,0Min. 5.0

Ионы тяжелых металлов, сорбированные из сточных вод, являются дополнительными центрами кристаллизации стеклофазы. Все вместе взятое скрепляет керамический черепок на границе раздела фаз, и достигается повышение прочности образцов.Heavy metal ions sorbed from wastewater are additional centers of crystallization of the glass phase. All taken together fastens the ceramic shard at the phase boundary, and an increase in the strength of the samples is achieved.

Проведенные исследования и анализ санитарно-химической безопасности технологии производства и готовых изделий показал, что вымывания тяжелых металлов не происходит, что позволяет дополнительно улучшить экологическую ситуацию.Conducted research and analysis of sanitary and chemical safety of production technology and finished products showed that washing out of heavy metals does not occur, which can further improve the environmental situation.

Claims

Ceramic mass containing Cambrian clay and sand, characterized in that it additionally contains spent ceramic sorbent after wastewater treatment in the following ratio of components, wt.%:
clay cambrian 65-75 sand 15-20 waste ceramic sorbent 10-15