RU2485075C1 - Способ получения керамического композиционного материала - Google Patents
Способ получения керамического композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485075C1 RU2485075C1 RU2011154405/03A RU2011154405A RU2485075C1 RU 2485075 C1 RU2485075 C1 RU 2485075C1 RU 2011154405/03 A RU2011154405/03 A RU 2011154405/03A RU 2011154405 A RU2011154405 A RU 2011154405A RU 2485075 C1 RU2485075 C1 RU 2485075C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quartz
- ratio
- matrix material
- mica
- cryolite
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству строительных материалов и предназначено для изготовления керамических композиционных материалов широкой номенклатуры. Технический результат способа изготовления керамического композиционного материала заключается в существенном повышении его эксплуатационных характеристик, а именно прочности при изгибе. Достигается это тем, что в качестве кремнеземистого компонента используют полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники, которые измельчают с последующим выделением фракции -1+06 и -0,2+0,125 и смешивают в соотношении 2:1, перемешивают с минерализатором в виде криолита и матричным материалом химического состава, масс.%: 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O и размерами зерен менее 0,042 мм, приготовленным из бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, масс.%: полевошпатокварцевый или слюдистокварцевый песчаник 52-56; криолит 2-4, матричный материал 42-44. 4 табл.
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов и предназначено для изготовления керамических композиционных материалов широкой номенклатуры.
Известно керамическое стеновое изделие и способ его изготовления, включающий приготовление сырьевой смеси путем измельчения кварцевого песка, смешения с кальцийсодержащим компонентом и увлажнения, прессование заготовок, сушку и обжиг с изотермической выдержкой, отличающийся тем, что кварцевый песок измельчают до удельной поверхности 2000-7000 см2/г, увлажнение проводят раствором едкого натра и жидкого стекла с удельным весом 1,3-1,35 г/см3, при этом сырьевая смесь содержит, масс.%:
кварцевый песок | 70-85 |
оксид кальция | 5-10 |
едкий натр | 5-10 |
жидкое стекло с удельным весом 1,3-1,35 г/см3 | 5-10, |
а изотермическую выдержку проводят при 850-1000°С в течение 2-4 ч (Пат. РФ №2064910, МПК С04В 35/00, С04В 35/14 от 13.05.1994, опубл. 10.08.1996 г.). Недостатком известной массы является относительно невысокая прочность при изгибе в заявляемом диапазоне соотношений компонентов сырьевой смеси (от 25 до 70 МПа).
Наиболее близким к заявляемому является керамическое стеновое изделие и способ его изготовления (Пат. РФ №2135431, МПК С04В 35/14 от 01.12.1998, опубл. 27.08.1999 г.).
Сущность способа изготовления керамических изделий, преимущественно кирпича облицовочного, плиток широкого использования и тротуарных плит, включает приготовление сырьевой смеси путем измельчения кварцевого песка и перемешивание компонентов сырьевой смеси, содержащей кварцевый песок, вяжущее вещество и наполнитель, увлажнение смеси, прессование заготовок при давлении 7-15 МПа, сушку при 250-300°С и обжиг при 900-1000°С, отличающегося тем, что перед измельчением к части кварцевого песка добавляют вяжущее вещество - известково-натриевый полевой шпат, или доусенит, или нефелин в сочетании с боратом или галогенидом натрия при их соотношении от 0,5:1,5 до 1:1, проводят совместное измельчение кварцевого песка и вяжущего вещества до удельной поверхности 4000-7000 см2/г при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, масс.%:
молотый кварцевый песок | 30-60 |
вяжущее вещество | 5-10 |
наполнитель | 3-15 |
немолотый кварцевый песок | остальное |
При этом прочность керамического изделия при сжатии достигнута в пределах 69-111 МПа, а прочность при изгибе - 23-42 МПа.
Однако данные физико-механических показателей керамического изделия, полученного по наиболее близкому к заявляемому способу, свидетельствуют о недостаточной прочности при изгибе керамической облицовочной плитки (23-42 МПа). Кроме того, недостатком является необходимость высокой степени измельчения кварцевого песка - 4000-7000 см2/г, что ориентировочно соответствует размеру частиц соответственно 25-13 мкм. Достижение высокой степени измельчения сопряжено со значительным увеличением длительности процесса помола и соответственно с ростом энергозатрат на измельчение.
Задачей предлагаемого способа изготовления керамического композиционного материала является существенное повышение его эксплуатационных характеристик, а именно прочности при изгибе.
В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.
Существенным признаком изобретения является то, что в качестве кремнеземистого компонента используют полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники, которые измельчают с последующим выделением фракции -1+06 и -0,2+0,125 и смешивают в соотношении 2:1, перемешивают с минерализатором в виде криолита и матричным материалом химического состава, масс.%: 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O и размерами зерен менее 0,042 мм, приготовленным из бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, масс.%:
полевошпатокварцевый | |
или слюдистокварцевый песчаник | 52-56 |
криолит | 2-4 |
матричный материал | 42-44 |
Полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники состоят из обломочного (53,8±7,8%) и регенерационного (8,7±2,3%) кварца, полевых шпатов (7,5±4,3%), обломков пород (6,7±4,1%), слюдисто-глинистых минералов (19,4±7,4%) с включением акцессорных минералов (апатита, циркона, турмалина, граната, редких обуглившихся растительных остатков). Полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники отличаются от кварцевого песка наличием в составе цементирующего материала, скрепляющего зерна кварца в сплошную плотную массу с раковистым изломом. Образование полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников связано с уплотнением и цементацией слюдисто-глинистыми минералами, что определяет их как достаточно прочную горную породу.
Высокие значения прочности при сжатии (до 120 МПа) и статического модуля упругости (2,5·104 МПа) предопределяют возможность использования полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в качестве высокопрочного кварцевого каркаса (наполнителя) в структуре керамического композиционного материала в сочетании с матричным материалом на основе, высокопластичного бентонита и стеклобоя. Для совершенствования кристаллической структуры матрицы на стадии спекания в состав композиционного материала введен криолит, играющий роль минерализатора образования полезных кристаллических фаз в структуре матричного материала, существенно повышающих эксплуатационные свойства материалов.
Способ изготовления керамического композиционного материала реализуется следующим образом. Полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники подвергаются помолу в шаровых мельницах тонкого помола, последующему разделению на фракции -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, смешиванию фракций в барабанном смесителе в соотношении 2:1 при общем содержании кремнеземистого компонента 52-56 масс.%. Далее в барабанный смеситель подается минерализатор в виде криолита (2-4 масс.%) и матричный материал химического состава, масс.%: 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O в количестве 42-44 масс.%, как предварительно измельченная до размера зерен менее 0,042 мм смесь бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3.
Смесь прессуется при удельном давлении прессования 30-35 МПа, подвергается скоростному обжигу при максимальной температуре 1000°С. Физико-технические свойства композиционного керамического материала при различных соотношениях фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников, при различном химическом составе матричного материала в зависимости от соотношения бентонита и стеклобоя в керамической массе, при оптимальном содержании матричного материала 43 масс.% и содержании криолита 3 масс.% представлены в табл.1.
Анализ данных таблицы 1 свидетельствует об оптимальных значениях следующих технологических параметров получения керамического композиционного материала:
- соотношение фракций полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, в масс. долях - 2:1;
- химический состав матричного материала - 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6 CaO, 9 Na1O, обеспечиваемый соотношением бентонита к стеклобою 1:3.
При этих параметрах обеспечивается максимальная прочность при изгибе.
Физико-технические свойства композиционного керамического материала при соотношении фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в оптимальных пределах 2:1, при оптимальном химическом составе матричного материала, обеспеченном оптимальным соотношением бентонита и стеклобоя 1:3, при содержании криолита 3 масс.% и при различном массовом содержании матричного материала представлены в табл.2.
Таблица 2 | ||||
Соотношение фракций полевошпато-кварцевых и слюдистокварцевых песчаников -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, в масс. долях | Соотношение бентонита и стеклобоя | Химический состав матрицы, масс.% | Содержание матричного материала, масс.% | Прочность при изгибе, МПа |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 41 | 97 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 42 | 105 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 43 | 120 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 44 | 112 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 45 | 101 |
Анализ данных таблицы 2 свидетельствует об оптимальных значениях содержания матричного материала в пределах 42-44 масс.%. Уменьшение или увеличение содержания матричного материала приводит к некоторому ухудшению прочности при изгибе.
Физико-технические свойства композиционного керамического материала при соотношении фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в оптимальных пределах 2:1, при оптимальном химическом составе матричного материала, обеспеченном оптимальным соотношением бентонита и стеклобоя 1:3, при оптимальном массовом содержании матричного материала 43 масс.%, при содержании криолита 3 масс.% и при различном размере частиц матричного материала представлены в табл.3.
Анализ данных таблицы 3 свидетельствует о целесообразности использования размера частиц матричного материала в 0,042 мм. Необходимо отметить, что дальнейшее увеличение степени дисперсности до величин 0,030 мм приводит к некоторому росту прочности при изгибе. Однако достижение данной степени измельчения сопряжено со значительными затратами на измельчение.
Физико-технические свойства композиционного керамического материала при соотношении фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в оптимальных пределах 2:1, при оптимальном химическом составе матричного материала, обеспеченном оптимальным соотношением бентонита и стеклобоя 1:3, при оптимальном массовом содержании матричного материала 43 масс.%, при оптимальном размере матричного материала в 0,042 мм и при различном содержании криолита, представлены в табл.4.
Анализ данных таблицы 4 свидетельствует о целесообразности введения в состав керамической массы криолита в пределах 2-4 масс.%.
Техническим результатом заявляемого способа является существенное повышение прочности при изгибе обожженных образцов керамических композиционных материалов.
Таблица 4 | ||||||
Соотношение фракций полевошпато-кварцевых и слюдисто-кварцевых песчаников -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, в масс. долях | Соотношение бентонита и стеклобоя, в масс. долях | Химический состав матрицы, масс.% | Содержание матричного материала, масс.% | Размер частиц матричного материала, мм | Содержание криолита, масс.% | Прочность при изгибе, МПа |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 43 | 0,042 | 1 | 95 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 43 | 0,042 | 2 | 116 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 43 | 0,042 | 3 | 120 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 43 | 0,042 | 4 | 128 |
2:1 | 1:3 | 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O | 43 | 0,042 | 5 | 91 |
Claims (1)
- Способ получения керамического композиционного материала, включающий приготовление сырьевой смеси путем измельчения наполнителя в виде кремнеземистого компонента, его перемешивание с минерализатором и матричным материалом, увлажнение смеси, прессование заготовок, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистого компонента используют полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники, которые измельчают с последующим выделением фракции -1+0,6 и -0,2+0,125 и смешивают в соотношении 2:1, перемешивают с минерализатором в виде криолита и матричным материалом химического состава, мас.%: 69,0 SiOs, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6 CaO, 9 Na2O и размерами зерен менее 0,042 мм, приготовленным из бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
полевошпатокварцевый или слюдистокварцевый песчаник 52-56 криолит 2-4 матричный материал 42-44
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154405/03A RU2485075C1 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Способ получения керамического композиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154405/03A RU2485075C1 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Способ получения керамического композиционного материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2485075C1 true RU2485075C1 (ru) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011154405/03A RU2485075C1 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Способ получения керамического композиционного материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2485075C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE376398C (de) * | 1922-07-20 | 1923-07-28 | Oskar Buehring | Keramische Masse |
SU638577A1 (ru) * | 1977-08-30 | 1978-12-25 | Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина | Состав дл подглазурного сло керамических изделий |
SU937414A1 (ru) * | 1980-04-10 | 1982-06-23 | Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина | Керамическа масса дл изготовлени облицовочных плиток |
SU1604791A1 (ru) * | 1988-12-06 | 1990-11-07 | Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни | Керамическа масса дл изготовлени облицовочных плиток со скоростным режимом обжига |
RU2135431C1 (ru) * | 1998-12-01 | 1999-08-27 | Айвазов Михаил Ильич | Способ изготовления строительной керамики на основе природного песка и керамическое изделие |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011154405/03A patent/RU2485075C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE376398C (de) * | 1922-07-20 | 1923-07-28 | Oskar Buehring | Keramische Masse |
SU638577A1 (ru) * | 1977-08-30 | 1978-12-25 | Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина | Состав дл подглазурного сло керамических изделий |
SU937414A1 (ru) * | 1980-04-10 | 1982-06-23 | Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина | Керамическа масса дл изготовлени облицовочных плиток |
SU1604791A1 (ru) * | 1988-12-06 | 1990-11-07 | Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни | Керамическа масса дл изготовлени облицовочных плиток со скоростным режимом обжига |
RU2135431C1 (ru) * | 1998-12-01 | 1999-08-27 | Айвазов Михаил Ильич | Способ изготовления строительной керамики на основе природного песка и керамическое изделие |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2446200C1 (ru) | Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта и проппант | |
RU2403224C1 (ru) | Керамическая масса для производства кирпича | |
CN107162621A (zh) | 一种强化易洁抗菌功能贝瓷/生物海瓷及其制备方法 | |
RU2418765C1 (ru) | Керамическая масса | |
RU2388719C1 (ru) | Керамическая масса | |
RU2366634C1 (ru) | Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки | |
RU2387616C1 (ru) | Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки | |
RU2485075C1 (ru) | Способ получения керамического композиционного материала | |
RU2364578C1 (ru) | Керамическая масса | |
RU2394787C1 (ru) | Керамическая масса | |
CN108751702A (zh) | 一种石墨烯玻璃的制备方法 | |
RU2387611C1 (ru) | Керамическая масса | |
RU2197446C2 (ru) | Керамическая масса для изготовления керамического кирпича | |
RU2413695C1 (ru) | Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки | |
RU2525414C1 (ru) | Керамическая масса для изготовления строительных изделий и облицовочных плиток | |
RU2397968C1 (ru) | Состав и способ изготовления корундового жаростойкого бетона | |
RU2476405C1 (ru) | Сырьевая смесь для получения облицовочной керамики | |
CN113461331A (zh) | 一种具有远红外辐射功能的陶瓷釉料及陶瓷岩板 | |
RU2536693C2 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления неавтоклавного газобетона и способ приготовления неавтоклавного газобетона | |
RU2447042C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления пенобетона на наноструктурированном перлитовом вяжущем (варианты) | |
RU2412922C2 (ru) | Силикатная масса | |
RU2329991C1 (ru) | Керамическая масса для изготовления фасадной плитки | |
RU2440946C2 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления керамических теплоэффективных стеновых изделий | |
RU2524095C1 (ru) | Способ получения композиционных керамических изделий | |
RU2465235C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161230 |