RU2758052C1 - Ceramic mass for brick production - Google Patents

Ceramic mass for brick production Download PDF

Info

Publication number
RU2758052C1
RU2758052C1 RU2021109322A RU2021109322A RU2758052C1 RU 2758052 C1 RU2758052 C1 RU 2758052C1 RU 2021109322 A RU2021109322 A RU 2021109322A RU 2021109322 A RU2021109322 A RU 2021109322A RU 2758052 C1 RU2758052 C1 RU 2758052C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ceramic
clay
tio
production
ceramic mass
Prior art date
Application number
RU2021109322A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктория Александровна Гурьева
Анастасия Алексеевна Ильина
Александр Вячеславович Дорошин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный 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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет»
Priority to RU2021109322A priority Critical patent/RU2758052C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758052C1 publication Critical patent/RU2758052C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13Compounding ingredients
    • C04B33/132Waste materials; Refuse; Residues
    • C04B33/138Waste materials; Refuse; Residues from metallurgical processes, e.g. slag, furnace dust, galvanic waste
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60Production 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)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: construction materials.
SUBSTANCE: invention relates to the field of production of ceramic bricks based on nickel production waste. The ceramic mass for the production of bricks includes, wt. %: low-melting clay of the Khalilovsky deposit 44-64; nickel slag of the Yuzhuralnikel combine 36-56. Low-melting clay of the Khalilovsky deposit contains, wt. %: SiO2 49.5; Al2O3 20.79; Fe2О3total 7.04; MgO 2.75; СаО 2.71; K2O 1.74; TiO2 1.07; Na2O 0.53; MnO 0.086; P2O5 0.26; Stotal 0.056; LOI 13.468. Nickel slag of the Yuzhuralnickel combine contains, wt. %: SiO2 48.79; СаО 18.36; MgO 13.15; Fe2О3total 11.28; Al2O3 5.9; MnO 0.334; K2O 0.25; TiO2 0.24; P2O5 0.24; Na2O 0.21; Stotal 0.186; LOI 1.06.
EFFECT: increase in compressive and bending strength, an increase in frost resistance.
1 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано в технологии изготовления керамического кирпича.The invention relates to the production of wall ceramic products and can be used in the technology of manufacturing ceramic bricks.

Известна керамическая масса для изготовления строительных изделий, преимущественно облицовочной плитки следующего состава, мас. %: глина 14,0-40,0; шлак никелевого производства 51,0-78,0; вода-остальное (SU606841U, опубл. 15.05.1978). Недостатками данного изобретения является сравнительно низкая прочность на сжатие (20,2-31,2МПа) и морозостойкость изделий (75-120 циклов).Known ceramic mass for the manufacture of building products, mainly facing tiles of the following composition, wt. %: clay 14.0-40.0; slag of nickel production 51.0-78.0; water-rest (SU606841U, publ. 05/15/1978). The disadvantages of this invention are the relatively low compressive strength (20.2-31.2 MPa) and frost resistance of products (75-120 cycles).

Наиболее близкой к заявленной керамической массе для получения кирпича является сырьевая смесь для изготовления облицовочной плитки, содержащая глину, шлак никелевого производства, воду, дополнительно включает шлак свинцовой плавки при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина - 43,0-48,0; шлак никелевого производства - 36,0-38,0; шлак свинцовой плавки - 8,0-10; вода - 6,0-11,0. (RU2358947C1, опубл. 20.02.2008).Closest to the claimed ceramic mass for producing bricks is a raw mixture for the manufacture of facing tiles, containing clay, nickel production slag, water, additionally includes lead smelting slag with the following ratio of components, wt%: clay - 43.0-48.0; slag of nickel production - 36.0-38.0; lead smelting slag - 8.0-10; water - 6.0-11.0. (RU2358947C1, publ. 20.02.2008).

Из керамической массы данного состава были изготовлены образцы и определены их физико-механические и декоративные свойства. Полученные из керамической массы образцы показали сравнительно низкую прочность на сжатие (25,3 МПа) и морозостойкость (200-220 циклов) (см. Табл.3).Samples were made from a ceramic mass of this composition and their physical, mechanical and decorative properties were determined. The samples obtained from the ceramic mass showed relatively low compressive strength (25.3 MPa) and frost resistance (200-220 cycles) (see Table 3).

Технической задачей является изготовление керамической массы для получения кирпича, характеризующейся повышенной механической прочностью и морозостойкостью.The technical task is to manufacture a ceramic mass to obtain a brick, characterized by increased mechanical strength and frost resistance.

Техническая задача решается тем, что керамическая масса для получения кирпича включает глину Халиловского месторождения и добавку, а именно шлак никелевого производства комбината «Южуралникель» при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical problem is solved by the fact that the ceramic mass for producing bricks includes clay from the Khalilovsky deposit and an additive, namely nickel slag from the Yuzhuralnickel plant with the following ratio of components, wt%:

ГлинаClay 44-6444-64 Никелевый шлакNickel slag 36-5636-56

Используемая добавка - шлак никелевого производства имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 - 48,79; СаО - 18,36; МgO - 13,15; Fe2О3общ -11,28; Al2O3 - 5,9; MnO - 0,334; K2O - 0,25; TiO2 - 0,24; P2O5 - 0,24; Na2O - 0,21; Sобщ - 0,186; п.п.п.-1,06. В качестве глинистого сырья используется легкоплавкая глина Халиловского месторождения с числом пластичности 25, содержащая, мас.%: SiO2 - 49,5; Al2O3 - 20,79; Fe2О3общ - 7,04; МgO - 2,75; СаО - 2,71; K2O -1,74; TiO2 - 1,07; Na2O - 0,53; MnO - 0,086; P2O5 - 0,26; Sобщ - 0,056; п.п.п.- 13,468.Used additive - nickel production slag has the following chemical composition, wt.%: SiO 2 - 48.79; CaO - 18.36; MgO 13.15; Fe 2 About 3total -11.28; Al 2 O 3 5.9; MnO 0.334; K 2 O 0.25; TiO 2 0.24; P 2 O 5 - 0.24; Na 2 O - 0.21; S total - 0.186; p.p.-1.06. Low-melting clay of the Khalilovskoye field with a plasticity number of 25, containing, wt%: SiO 2 - 49.5; Al 2 O 3 - 20.79; Fe 2 About 3total - 7.04; MgO 2.75; CaO - 2.71; K 2 O -1.74; TiO 2 - 1.07; Na 2 O - 0.53; MnO 0.086; P 2 O 5 - 0.26; S total - 0.056; p.p. - 13.468.

Для получения изделий из разработанной керамической массы применялась традиционная технология производства кирпича. Глина предварительно обезвоживалась в сушильном шкафу при температуре 100-110 оС до постоянной массы, затем подвергалась тонкому помолу в лабораторной шаровой мельнице до полного прохождения через сито с размером отверстий 0,315 мм. Отдельно подготовленный по аналогичной методике шлак просеивался до полного прохождения через сито с размером отверстий 0,1 мм. Компоненты дозировались, перемешивались первоначально всухую, а затем масса увлажнялась до формовочной влажности 22 % и вылеживалась в эксикаторе в течение суток для равномерного распределения влаги и набухания глинистых частиц. Из приготовленной массы формовались образцы с помощью специальной формы - кубиков размером 20х20х20 мм. Затем образцы высушивались в сушильном шкафу и обжигались в лабораторной муфельной электропечи при температуре 1050 оСTo obtain products from the developed ceramic mass, the traditional brick production technology was used. Clay previously dehydrated in a drying oven at a temperature of 100-110 o C to constant weight, and then subjected to fine grinding in a laboratory ball mill until complete passage through a sieve of 0.315 mm. Slag prepared separately by a similar method was sieved until it passed through a sieve with a hole size of 0.1 mm. The components were dosed, mixed initially dry, and then the mass was moistened to a molding moisture content of 22% and aged in a desiccator for a day for uniform moisture distribution and swelling of clay particles. Samples were molded from the prepared mass using a special shape - cubes measuring 20x20x20 mm. The samples were then dried in an oven and baked in a laboratory muffle furnace at 1050 C.

В таблице 1 приведены составы предлагаемых керамических масс и прототипа. В таблице 2 представлены химические составы предлагаемых керамических масс и прототипа.Table 1 shows the compositions of the proposed ceramic mixes and the prototype. Table 2 shows the chemical compositions of the proposed ceramic mixes and the prototype.

Таблица 1 Составы керамических массTable 1 Compositions of ceramic masses

КомпонентComponent Содержание компонента для составов, % по массеComponent content for formulations,% by weight Прототип в пересчете на сухое веществоPrototype dry basis Предлагаемая керамическая массаSuggested ceramic mass 11 22 33 ГлинаClay 4848 6464 5454 4444 Никелевый шлакNickel slag 4343 3636 4646 5656 Шлак свинцовой плавкиLead smelting slag 9nine -- -- --

Таблица 2 Химические составы предлагаемых керамических масс и прототипаTable 2 Chemical compositions of the proposed ceramic mixes and prototype

Наименование хим. элементаChemical name element Процентное содержание, %Percentage,% ПрототипPrototype Предлагаемая керамическая массаSuggested ceramic mass 11 22 33 SiO2 SiO 2 48,148.1 52,8352.83 53,7653.76 54,6854.68 Al2O3 Al 2 O 3 11,111.1 19,1319.13 18,6718.67 18,2118.21 Fe2О3общ Fe 2 О 3total 7,17.1 7,547.54 7,687.68 7,827.82 MgOMgO 5,25.2 2,532.53 2,472.47 2,412.41 CaOCaO 21,021.0 4,714.71 5,275.27 5,835.83 K2OK 2 O 0,00.0 1,141.14 0,960.96 0,780.78 TiO2 TiO 2 0,20.2 0,680.68 0,580.58 0,470.47 Na2ONa 2 O 0,00.0 0,340.34 0,290.29 0,230.23 P2O5 P 2 O 5 0,00.0 0,170.17 0,140.14 0,120.12 MnOMnO 0,10.1 0,050.05 0,050.05 0,040.04 Sобщ S total 1,01.0 0,670.67 0,830.83 1,001.00 ZnZn 1,21,2 0,000.00 0,000.00 0,000.00 пппppp 5,05.0 10,2110.21 9,39.3 8,418.41 СуммаSum 100100 100100 100100 100100

Согласно [Августиник, А.И. Керамика [Текс]: учеб для вузов/ А.И. Августиник.- М.:Стройиздат,1975.-592с.] по количеству Al2O3+TiO2 можно косвенно оценивать спекаемость керамического кирпича и его качество - с увеличением содержания Al2O3 + TiO2 повышается прочность. Так же положительное влияние на прочность оказывает количественное содержание оксида железа - Fe2О3 [Ефимов, А.И. Высокопрочный керамический кирпич с железосодержащими добавками, улучшающие реологию и спекание глинистых пород Текст. / А.И. Ефимов // Строительные материалы. -2000. — № 4. С. 15 - 16.]. Из таблицы 2 видно, что отношение (Al2O3+TiO2)/Fe2О3 для прототипа составляет 1,59, для предлагаемых керамических масс это отношение варьируется в пределах от 2,3 до 2,5. Из расчетов можно сделать вывод от том, что прочность образцов из предлагаемых керамических масс в среднем на 30 % увеличится по сравнению с прототипом.According to [Avgustinik, A.I. Ceramics [Tex]: textbook for universities / A.I. Avgustinik.- M.: Stroyizdat, 1975.-592s.] By the amount of Al 2 O 3 + TiO 2, one can indirectly evaluate the sintering capacity of ceramic bricks and its quality - with an increase in the content of Al 2 O 3 + TiO 2, the strength increases. The quantitative content of iron oxide - Fe 2 About 3 [Efimov, A.I. High-strength ceramic bricks with iron-containing additives that improve the rheology and sintering of clay rocks Text. / A.I. Efimov // Building materials. -2000. - No. 4. P. 15 - 16.]. Table 2 shows that the ratio (Al 2 O 3 + TiO 2 ) / Fe 2 O 3 for the prototype is 1.59, for the proposed ceramic masses, this ratio varies from 2.3 to 2.5. From the calculations, it can be concluded that the strength of the samples from the proposed ceramic mixes will increase by an average of 30% compared to the prototype.

В таблице 3 представлены физико-механические и декоративные свойства кирпича из предлагаемых керамических масс.Table 3 shows the physical, mechanical and decorative properties of bricks from the proposed ceramic masses.

Таблица 3 Физико-механические и декоративные свойства кирпича из предлагаемых керамических массTable 3 Physical, mechanical and decorative properties of bricks from the proposed ceramic mixes

ПоказателиIndicators Значения для составовValues for formulations Прототип Prototype Предлагаемая керамическая массаSuggested ceramic mass 11 22 33 Предел прочности при сжатии, МПаCompressive strength, MPa 25,325.3 38,538.5 36,236.2 34,334.3 Предел прочности при изгибе, МПаFlexural strength, MPa 3,83.8 5,15.1 4,94.9 4,74.7 Морозостойкость, циклFrost resistance, cycle 220220 230230 240240 250250 Водопоглощение, %Water absorption,% 14,214.2 12,9812.98 13,213.2 13,513.5 Цвет черепкаShard color Красно-коричневыйRed brown Красно-коричневыйRed brown Каштаново-коричневыйChestnut brown Медно-коричневыйCopper brown

Из таблицы 3 видно, что предлагаемая керамическая масса обеспечивает увеличение предела прочности при сжатии кирпича от 25до 35% в среднем на 30%, прочности при изгибе – от 19 до 26 % в среднем на 22 %, морозостойкости - от 4 до 12 %, в среднем на 8 % по сравнению с результатами изделий из массы-прототипа.Table 3 shows that the proposed ceramic mass provides an increase in the compressive strength of a brick from 25 to 35% by an average of 30%, bending strength - from 19 to 26% by an average of 22%, frost resistance - from 4 to 12%, in an average of 8% compared to the results of products from the prototype mass.

Согласно рентгенофазовому анализу улучшение физико-механических показателей достигается тем, что в образцах из предложенных керамических масс при температуре обжига 800оС сформирована жидко-фазная составляющая, обогащенная ионами железа, кальция и магния, из которой при увеличении температуры синтеза до 1050оС формируются структурообразующие кристаллические фазы гематита, силикатов кальция и магния [Стеклов, К.К. Структура и свойства огнеупоров [Текс]: Металлургия/ К.К. Стеклов.- М.1972.-216 с.].According to XRD improved physical and mechanical properties is achieved in that in the samples of the proposed ceramic material at a burning temperature of 800 ° C formed a liquid-phase component enriched in ions of iron, calcium and magnesium, which by increasing the synthesis temperature to 1050 C. formed textural crystalline phases of hematite, calcium silicates and magnesium [Steklov, K.K. Structure and properties of refractories [Tex]: Metallurgy / K.K. Steklov. - M. 1972.-216 p.].

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое изобретение характеризуется более высокими показателями прочности и морозостойкости при однотипных условиях обжига (скорости нагрева, максимальной температуре, продолжительности выдержки при максимальной температуре) и формы изделий.Thus, in comparison with the prototype, the claimed invention is characterized by higher strength and frost resistance under the same firing conditions (heating rate, maximum temperature, exposure time at maximum temperature) and product shape.

Claims (2)

Керамическая масса для получения кирпича, включающая легкоплавкую глину и отход производства, отличающаяся тем, что в качестве глины используется глина Халиловского месторождения, содержащая, мас.%: SiO2 49,5; Al2O3 20,79; Fe2О3общ 7,04; МgO 2,75; СаО 2,71; K2O 1,74; TiO2 1,07; Na2O 0,53; MnO 0,086; P2O5 0,26; Sобщ 0,056; п.п.п. 13,468, а в качестве отхода - никелевый шлак комбината «Южуралникель», содержащий, мас.%: SiO2 48,79; СаО 18,36; МgO 13,15; Fe2О3общ 11,28; Al2O3 5,9; MnO 0,334; K2O 0,25; TiO2 0,24; P2O5 0,24; Na2O 0,21; Sобщ 0,186; п.п.п. 1,06, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Ceramic mass for brick production, including low-melting clay and production waste, characterized in that clay of the Khalilovsky deposit is used as clay, containing, wt%: SiO 2 49.5; Al 2 O 3 20.79; Fe 2 About 3tot 7.04; MgO 2.75; CaO 2.71; K 2 O 1.74; TiO 2 1.07; Na 2 O 0.53; MnO 0.086; P 2 O 5 0.26; S total 0.056; p.p. 13.468, and as a waste - nickel slag of the Yuzhuralnickel plant, containing, wt%: SiO 2 48.79; CaO 18.36; MgO 13.15; Fe 2 About 3total 11.28; Al 2 O 3 5.9; MnO 0.334; K 2 O 0.25; TiO 2 0.24; P 2 O 5 0.24; Na 2 O 0.21; S total 0.186; p.p. 1.06, with the following ratio of components, wt%: ГлинаClay 44-6444-64 Никелевый шлакNickel slag 36-5636-56
RU2021109322A 2021-04-06 2021-04-06 Ceramic mass for brick production RU2758052C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109322A RU2758052C1 (en) 2021-04-06 2021-04-06 Ceramic mass for brick production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109322A RU2758052C1 (en) 2021-04-06 2021-04-06 Ceramic mass for brick production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758052C1 true RU2758052C1 (en) 2021-10-26

Family

ID=78289537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109322A RU2758052C1 (en) 2021-04-06 2021-04-06 Ceramic mass for brick production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758052C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU606841A1 (en) * 1974-11-28 1978-05-15 Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова Raw mixture for making construction articles
SU1530611A1 (en) * 1987-11-10 1989-12-23 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Ceramic composition
US20050164868A1 (en) * 2002-04-16 2005-07-28 Hee-Yong Choi Non-heating clay composites for building materials
RU2312088C1 (en) * 2006-05-10 2007-12-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Ceramic mix
RU2358947C1 (en) * 2008-02-28 2009-06-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Raw mix for production of facing tiles
RU2739441C1 (en) * 2020-02-21 2020-12-24 Александр Александрович Головко Method of producing ceramic facing brick

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU606841A1 (en) * 1974-11-28 1978-05-15 Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова Raw mixture for making construction articles
SU1530611A1 (en) * 1987-11-10 1989-12-23 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Ceramic composition
US20050164868A1 (en) * 2002-04-16 2005-07-28 Hee-Yong Choi Non-heating clay composites for building materials
RU2312088C1 (en) * 2006-05-10 2007-12-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Ceramic mix
RU2358947C1 (en) * 2008-02-28 2009-06-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Raw mix for production of facing tiles
RU2739441C1 (en) * 2020-02-21 2020-12-24 Александр Александрович Головко Method of producing ceramic facing brick

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100506738C (en) Concrete composition containing ultra-fine carbonate rock powder and preparation method thereof
RU2758052C1 (en) Ceramic mass for brick production
RU2420482C1 (en) Ceramic mixture for making glased tiles
RU2287501C1 (en) Raw mix and a method of manufacturing ceramic articles
RU2415105C2 (en) Ceramic mixture for making porcelain ware
RU2354625C1 (en) Light-tone ceramic paste for facing brick
RU2255918C1 (en) Composition for making wall article
SU1539185A1 (en) Ceramic composition for brick-making
RU2646292C1 (en) Charge for manufacture of ceramic series brick
RU2343132C2 (en) Ceramic body for manufacturing of facing tiles
RU2270178C2 (en) Ceramic mass
RU2496742C1 (en) Ceramic mixture
RU2525414C1 (en) Ceramic mixture for making structural articles and facing tiles
RU2459776C1 (en) Ceramic mixture for making facing tiles
RU2558571C1 (en) Ceramic paste
SU1530611A1 (en) Ceramic composition
RU2266878C2 (en) Method of manufacture of building light-yellow ceramics and its composition
RU2807325C1 (en) Ceramic mass
RU87162U1 (en) BUILDING CERAMIC PRODUCT
RU2742166C1 (en) Method for producing ceramic brick
RU2558034C1 (en) Ceramic mixture for facing tile fabrication
CN115893985B (en) Light high-temperature-resistant ceramic material suitable for ceramic painting based on yellow river mud and preparation method thereof
SU485091A1 (en) Ceramic mass
SU952821A1 (en) Batch for making porcelain products
RU2420481C1 (en) Ceramic mixture for making glased tiles