RU2725204C1 - Ceramic mixture - Google Patents

Ceramic mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2725204C1
RU2725204C1 RU2019110531A RU2019110531A RU2725204C1 RU 2725204 C1 RU2725204 C1 RU 2725204C1 RU 2019110531 A RU2019110531 A RU 2019110531A RU 2019110531 A RU2019110531 A RU 2019110531A RU 2725204 C1 RU2725204 C1 RU 2725204C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
clay
sdpp
slag
power station
cao
Prior art date
Application number
RU2019110531A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Яценко
Наталья Анатольевна Вильбицкая
Наталья Дмитриевна Яценко
Лилия Дмитриевна Попова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова"
Priority to RU2019110531A priority Critical patent/RU2725204C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2725204C1 publication Critical patent/RU2725204C1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
    • C04B33/138—Waste materials; Refuse; Residues from metallurgical processes, e.g. slag, furnace dust, galvanic waste
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to production of construction ceramics, particularly, ordinary ceramic bricks. Ceramic mass, including clay and slime, used as clay high-melting clay, slurry is limestone slurry of high-power plant with high content of calcium oxide CaO up to 45 % and slump of power plant at the following ratio of components, wt. %: refractory clay 45–55; limestone mud at state district power station (SDPP) 30–40; slump of SDPP 15–20, slag of Novocherkassk SDPP is used as slag of SDPP with average chemical composition, wt. %: SiO– 54.56; AlO– 20.19; CaO – 3.72; FeO+ FeO - 11.92; MgO – 1.64; KO – 3.35; NaO – 0.98; SO– 0.08; percentage of other impurities – 3.44.EFFECT: technical result is the development of a ceramic mass which enables to obtain efficient ceramic bricks based on natural clay material and technogenic materials, by forming a highly porous structure and a strong crystalline skeleton of the material during low-temperature annealing.1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству керамики строительного назначения, в частности рядового керамического кирпича.The invention relates to the production of ceramics for construction purposes, in particular ordinary ceramic bricks.

Известна сырьевая смесь для получения керамического кирпича Патент РФ №2210554, опубл. 20.08.2003, МПК 7 С04В 33/00, содержащая глинистый мергель с содержанием СаО 20,1-24,0%, цеолитсодержащую глину, стеклобой в следующем соотношении, масс. %: глинистый мергель - 75-85; цеолитсодержащая глина 5-15; стеклобой 3-10.Known raw mix for ceramic brick. RF patent No. 2210554, publ. 08/20/2003, IPC 7 С04В 33/00, containing clay marl with CaO content of 20.1-24.0%, zeolite-containing clay, cullet in the following ratio, mass. %: clay marl - 75-85; zeolite-containing clay 5-15; cullet 3-10.

Подготовка глинистого сырья -глинистого мергеля (сырьевой смеси) -при пластическом способе включает в себя сушку сырья, дробление на щековой дробилке, замачивание водой из расчета получения нормальной формовочной влажности, вылеживание массы в течение суток. При полусухом способе прессования из увлажненной сырьевой смеси получают гранулы на шнековом смесителе диаметром 10 мм, сушат гранулы при 100-110°С до влажности 9-11%, измельчают гранулы и получают пресс-порошок, состоящий из двух примерно одинаковых в количественном соотношении фракций с размером частиц от 2,5 до 1,25 мм и менее 1,25 мм. Приготовление минеральной добавки заключается в сушке и дроблении цеолитсодержащей глины до диаметров частиц менее 1 мм. Стеклобой, представляющий собой бой стекла типа пирекс, измельчается на истирателе до размеров частиц менее 70 мкм. Сырьевую смесь получают путем смешивания приготовленных минеральной технологической добавки и стеклобоя с глинистым мергелем, подвергают ее переработке пластическим или полусухим способами. Формование образцов при полусухом прессовании проводят при давлении 20-25 МПа. Сушат образцы в сушильной камере при 35-80°С, обжигают в печах при температуре 1050-1070°С.The preparation of clay raw materials — clay marl (raw mix) —in the plastic method involves drying the raw materials, crushing on a jaw crusher, soaking with water in order to obtain normal molding moisture, and curing the mass during the day. In a semi-dry method of pressing from a moistened raw material mixture, granules are obtained on a screw mixer with a diameter of 10 mm, granules are dried at 100-110 ° C to a moisture content of 9-11%, granules are crushed and a press powder is obtained, which consists of two fractions of approximately equal fractions with particle sizes from 2.5 to 1.25 mm and less than 1.25 mm. The preparation of the mineral additive consists in drying and crushing the zeolite-containing clay to particle diameters of less than 1 mm. Cullet, which is a pyrex-type glass break, is crushed on an abrasive to a particle size of less than 70 microns. The raw material mixture is obtained by mixing the prepared mineral technological additives and cullet with clay marl, they are subjected to plastic or semi-dry processing. Formation of the samples during dry pressing is carried out at a pressure of 20-25 MPa. Samples are dried in a drying chamber at 35-80 ° С, burned in furnaces at a temperature of 1050-1070 ° С.

Недостатком этого решения является сложный цикл подготовки пресс-порошка, а также низкие физико-механические характеристики получаемого изделия (прочность, водопоглощение).The disadvantage of this solution is the complex cycle of preparation of the press powder, as well as low physical and mechanical characteristics of the resulting product (strength, water absorption).

Наиболее близкой по технической сущности, взятая за прототип, является сырьевая смесь для получения керамического кирпича Патент РФ №2646292, опубл. 02.03.2018, МПК 7 С04В 33/00, содержащая глину, буровой шлам и стеклобой, крупностью компонентов не более 0,32 мм, буровой шлам в качестве основного компонента содержит попутные продукты добычи нефти и газа с содержанием оксида кальция СаО 21,28% при следующем соотношении компонентов, масс. %:The closest in technical essence, taken as a prototype, is a raw material mixture for ceramic bricks. RF patent №2646292, publ. 03/02/2018, IPC 7 С04В 33/00, containing clay, drill cuttings and cullet, component size no more than 0.32 mm, drill cuttings as a main component contains associated products of oil and gas production with calcium oxide CaO content of 21.28% in the following ratio of components, mass. %:

-глина легкоплавкая 67-50;- clay fusible 67-50;

-буровой шлам с содержанием СаО 21,28% - 30-45;- drill cuttings with CaO content of 21.28% - 30-45;

-стеклобой - 3-5.- glass - 3-5.

Достижение улучшенных физико-механических показателей с повышением механической прочности при вводе модифицирующей щелочной добавки обеспечивается формированием низкотемпературных аморфнокристаллических фаз типа: метакаолинит Al2O3⋅2SiO2, гематит α-Fe2O3, анортит CaO-Al2O3-2SiO2, стеклофаза, формирующихся за счет оксидов СаО, Fe2O3, R2O.The achievement of improved physical and mechanical properties with an increase in mechanical strength when a modifying alkaline additive is introduced is ensured by the formation of low-temperature amorphous-crystalline phases of the type: metakaolinite Al 2 O 3 ⋅ 2 SiO 2 , hematite α-Fe 2 O 3 , anorthite CaO-Al 2 O 3 -2SiO 2 , glass phase formed due to oxides of CaO, Fe 2 O 3 , R 2 O.

Изделия из заявляемой керамической массы можно изготавливать по общепринятым технологиям производства стеновых керамических изделий, как способом пластического формования, так и способом полусухого прессования при температуре обжига 900-1000°С.Products from the inventive ceramic mass can be manufactured according to generally accepted technologies for the production of wall ceramic products, both by plastic molding and by semi-dry pressing at a calcination temperature of 900-1000 ° C.

Недостатком данного решения является использование стеклобоя, который при наличии легкоплавкой глины и бурового шлама, содержащего большое количество СаО снижает интервал спекания керамической массы, что значительно увеличивает количество брака из-за перепада температур по высоте печи. Кроме того необходима установка дополнительного оборудования для измельчения стеклобоя до крупности не более 0,32 мм, что приводит к повышению себестоимости продукции.The disadvantage of this solution is the use of cullet, which in the presence of fusible clay and drill cuttings containing a large amount of CaO reduces the sintering interval of the ceramic mass, which significantly increases the amount of scrap due to temperature differences along the height of the furnace. In addition, it is necessary to install additional equipment for grinding cullet to a particle size of not more than 0.32 mm, which leads to an increase in the cost of production.

Задачей изобретения является получение строительного кирпича с хорошими теплоизоляционными свойствами с вовлечением в процесс производства местного техногенного сырья.The objective of the invention is to obtain building bricks with good thermal insulation properties with the involvement of local industrial raw materials in the production process.

Техническим результатом данного изобретения является получение эффективной керамики с плотностью не более 1,2 г/см3, с развитой закрытой пористостью, повышенной прочностью и низкой себестоимостью за счет использования в составе массы до 50% отходов Новочеркасской ГРЭС.The technical result of this invention is the production of effective ceramics with a density of not more than 1.2 g / cm 3 , with developed closed porosity, increased strength and low cost due to the use of up to 50% waste from Novocherkasskaya GRES.

Технический результат достигается тем, что керамическая масса, включает глину и шлам, в качестве глины используют тугоплавкую глину, в качестве шлама - известковый шлам ГРЭС с высоким содержанием оксида кальция СаО до 45% и шлак ГРЭС при следующем соотношении компонентов, масс. %:The technical result is achieved by the fact that the ceramic mass includes clay and sludge, refractory clay is used as clay, and lime sludge from state district power plants with a high content of calcium oxide CaO up to 45% and slag from state district power plants in the following ratio of masses are used as sludge. %:

тугоплавкая глина 45-55%;refractory clay 45-55%;

известковый шлам ГРЭС 30-40%;lime slurry of state district power station 30-40%;

шлак ГРЭС 15-20%.slag state district power station 15-20%.

В качестве шлама используют известковый шлам с Новочеркасской ГРЭС с высоким содержанием оксида кальция СаО 45,10%, имеющий следующий усредненный химический состав, масс. %: SiO2 - 5,10; Al2O3-2,60; СаО - 45,10; Fe2O3+FeO - 1,70; MgO - 7,42; R2O - 0,15; п.п.п.- 40,30;As a sludge, lime sludge is used from Novocherkasskaya GRES with a high content of calcium oxide CaO 45.10%, having the following average chemical composition, mass. %: SiO 2 - 5.10; Al 2 O 3 -2.60; CaO - 45.10; Fe 2 O 3 + FeO - 1.70; MgO - 7.42; R 2 O - 0.15; pp-40.30;

В качестве шлака используют шлак Новочеркасской ГРЭС, который имеет следующий усредненный химический состав, масс. %: SiO2 - 54,56; Al2O3 - 20,19; СаО - 3,72; Fe2O3+FeO - 11,92; MgO - 1,64; K2O-3,35; Na2O-0,98; SO3-0,08 п.п.п. - 3,44.As slag use slag Novocherkasskaya TPP, which has the following average chemical composition, mass. %: SiO 2 - 54.56; Al 2 O 3 - 20.19; CaO - 3.72; Fe 2 O 3 + FeO - 11.92; MgO - 1.64; K 2 O-3.35; Na 2 O-0.98; SO 3 -0.08 p.p.p. - 3.44.

В качестве глинистого сырья используется тугоплавкая глина обладающая высокой пластичностью и хорошей связующей способностью, обеспечивает хорошие формовочные свойства и преимущественное протекание физико-химических процессов при обжиге в твердой фазе, что приводит к образованию хорошо развитой закрытой пористости. Формирование пористой структуры материала происходит в результате процессов декарбонизации при спекании за счет СаСО3, который присутствует в значительном количестве в шламе Новочеркасской ГРЭС в активном состоянии, и способствует формированию геленита при температурах твердофазового взаимодействия, а при наличии щелочного компонента, вводимого шлаком ГРЭС, образованию геденбергита, повышающего прочность черепка.Refractory clay with high ductility and good binding ability is used as a clay raw material, it provides good molding properties and the predominant occurrence of physicochemical processes during solid phase firing, which leads to the formation of well-developed closed porosity. The formation of the porous structure of the material occurs as a result of decarbonization during sintering due to CaCO 3 , which is present in a significant amount in the slurry of the Novocherkasskaya state district power station in the active state, and contributes to the formation of gelenite at solid-phase interaction temperatures, and in the presence of an alkaline component introduced by slag state power station, the formation of hedenbergite increasing the strength of the shard.

Изделия из заявляемой керамической массы изготавливают по общепринятым технологиям производства стеновых керамических изделий, как способом пластического формования. Так и способом полусухого прессования.Products from the inventive ceramic mass are made according to generally accepted technologies for the production of wall ceramic products, as a method of plastic molding. So the method of semi-pressing.

Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены образцы полнотелого кирпича размером 60×25×10 мм и кубики 35×35×35 мм и 50×50×50 мм с соотношением соотношением вышеперечисленных компонентов, представленных в Таблице 1.For experimental verification of the claimed compositions of the masses were made samples of solid brick measuring 60 × 25 × 10 mm and cubes 35 × 35 × 35 mm and 50 × 50 × 50 mm with a ratio of the ratio of the above components are presented in Table 1.

Образцы изготавливали следующими способами.Samples were prepared in the following ways.

По пластическому способу глинистое сырье подвергали измельчению до прохода через сито №01, увлажняли до формовочной влажности, подвергали вылеживанию в течение 24 часов, формовали полнотелые образцы. Сушку образцов осуществляли на воздухе в течение суток и в сушильном шкафу при температуре 105…110°С до относительной влажности не более 2%.According to the plastic method, clay raw materials were subjected to grinding before passing through a No. 01 sieve, moistened to molding moisture, aged for 24 hours, and solid samples were formed. Samples were dried in air during the day and in an oven at a temperature of 105 ... 110 ° C to a relative humidity of not more than 2%.

Массу для полусухого формования готовили путем смешивания предварительно высушенных и измельченных компонентов до прохода через сито №01 и добавлением воды до влажности 6…8%. Формование образцов размером 50×50×50 мм осуществляли под давлением 20 МПа с помощью гидравлического пресса. Обжиг проводили при температуре 1000°С.A semi-dry molding mass was prepared by mixing pre-dried and ground components before passing through a No. 01 sieve and adding water to a moisture content of 6 ... 8%. The molding of samples 50 × 50 × 50 mm in size was carried out under a pressure of 20 MPa using a hydraulic press. Firing was carried out at a temperature of 1000 ° C.

Достижение эксплуатационных свойств керамического кирпича с заданной пористостью и прочностью обеспечивается оптимальным соотношением компонентов в системе глина-карбонатный материал-минерализатор. Применение предлагаемой керамической массы решает экологическую проблему утилизации шлама и шлака на Новочеркасской ГРЭС.The achievement of the operational properties of ceramic bricks with a given porosity and strength is ensured by the optimal ratio of components in the clay-carbonate material-mineralizer system. The application of the proposed ceramic mass solves the environmental problem of the disposal of sludge and slag at Novocherkasskaya state district power station.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (5)

Керамическая масса, включающая глину и шлам, отличающаяся тем, что в качестве глины используют тугоплавкую глину, в качестве щлама -известковый шлам ГРЭС с высоким содержанием оксида кальция СаО до 45% и шлак ГРЭС при следующем соотношении компонентов, масс. %: Ceramic mass, including clay and slurry, characterized in that refractory clay is used as clay, lime slurry of state district power station with a high content of calcium oxide CaO up to 45% and slag state district power station in the following ratio of components, mass. %: тугоплавкая глина 45-55;refractory clay 45-55; известковый шлам ГРЭС 30-40;lime slurry of state district power station 30-40; шлак ГРЭС 15-20, slag state district power station 15-20, причем в качестве шлака ГРЭС используют шлак Новочеркасской ГРЭС, с усредненным химическим составом, масс. %: SiO2 - 54,56; Al2O3 - 20,19; СаО - 3,72; Fe2O3 + FeO - 11,92; MgO - 1,64; K2O - 3,35; Na2O - 0,98; SO3 - 0,08, п.п.п. - 3,44.moreover, as the slag of a state district power station use slag of the Novocherkasskaya state district power station, with an average chemical composition, mass. %: SiO 2 - 54.56; Al 2 O 3 - 20.19; CaO - 3.72; Fe 2 O 3 + FeO - 11.92; MgO - 1.64; K 2 O - 3.35; Na 2 O - 0.98; SO 3 - 0.08 p.p.p. - 3.44.
RU2019110531A 2019-04-09 2019-04-09 Ceramic mixture RU2725204C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110531A RU2725204C1 (en) 2019-04-09 2019-04-09 Ceramic mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110531A RU2725204C1 (en) 2019-04-09 2019-04-09 Ceramic mixture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725204C1 true RU2725204C1 (en) 2020-06-30

Family

ID=71509898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110531A RU2725204C1 (en) 2019-04-09 2019-04-09 Ceramic mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725204C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2165909C2 (en) * 1999-08-23 2001-04-27 Мадоян Ашот Арменович Ceramic body
RU2223927C1 (en) * 2002-06-17 2004-02-20 Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Ceramic mass
RU2346908C2 (en) * 2007-01-09 2009-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Ceramic paste for ceramic brick manufacturing
RU2646292C1 (en) * 2017-01-09 2018-03-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Charge for manufacture of ceramic series brick

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2165909C2 (en) * 1999-08-23 2001-04-27 Мадоян Ашот Арменович Ceramic body
RU2223927C1 (en) * 2002-06-17 2004-02-20 Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Ceramic mass
RU2346908C2 (en) * 2007-01-09 2009-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Ceramic paste for ceramic brick manufacturing
RU2646292C1 (en) * 2017-01-09 2018-03-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Charge for manufacture of ceramic series brick

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cборник работ победителей Всероссийского смотра конкурса научно-технического творчества студентов вузов "ЭВРИКА", Новочеркасск, 2012, раздел 3, с.299. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. The effect of stone waste on the properties of cemented paste backfill using alkali-activated slag as binder
Eliche-Quesada et al. Investigation of using bottom or fly pine-olive pruning ash to produce environmental friendly ceramic materials
US20080022903A1 (en) Process for the production of portland slag cement using granulated blast furnace slag
Siqueira et al. Application of grits waste as a renewable carbonate material in manufacturing wall tiles
Korpayev et al. Recycling of agricultural irrigation canal sludge and mirror factory residue in green brick production
Castaldelli et al. Preliminary studies on the use of sugar cane bagasse ash (SCBA) in the manufacture of alkali activated binders
Tonnayopas Green building bricks made with clays and sugar cane bagasse ash
RU2725204C1 (en) Ceramic mixture
CN107162447A (en) A kind of method that utilization carbide slag prepares clinker
RU2638596C1 (en) Charge for producing acid-resistant ceramics
RU2646292C1 (en) Charge for manufacture of ceramic series brick
RU2433106C2 (en) Method of producing heat-insulating calcium hexaaluminate material
RU2508269C2 (en) Ceramic composition for making light brick
KR100186278B1 (en) Light weight agregate using stone dust sludge and paper sluge and method for preparing the same
RU2388714C1 (en) Heat resistant brick mortar
RU2081088C1 (en) Ceramic mass
RU2370468C1 (en) Thermal insulating mixture
RU2140888C1 (en) Ceramic material for manufacture of wall articles, mainly, clay brick
RU2816936C1 (en) Ceramic mixture for making bricks
Niyazbekova et al. Investigation of the properties of composite materials based on cements containing micro-and nanoparticles from red mud
RU2167125C2 (en) Raw meal for manufacturing ceramic wall parts
RU2778916C1 (en) Ceramic mass for the manufacture of ceramic earthquake-resistant bricks
RU2655323C1 (en) Ceramic composition for the production of lightweight bricks
RU2074132C1 (en) Binder and method of binder production
Lagzdina et al. Low temperature dolomitic ceramics