RU2798996C1 - Ceramic mass for manufacturing ceramic bricks - Google Patents
Ceramic mass for manufacturing ceramic bricks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798996C1 RU2798996C1 RU2023100547A RU2023100547A RU2798996C1 RU 2798996 C1 RU2798996 C1 RU 2798996C1 RU 2023100547 A RU2023100547 A RU 2023100547A RU 2023100547 A RU2023100547 A RU 2023100547A RU 2798996 C1 RU2798996 C1 RU 2798996C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- clay
- ceramic
- copper
- felsite
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных материалов, например, для керамического кирпича.The invention relates to building materials and can be used in the production of ceramic building materials, for example, for ceramic bricks.
Известна керамическая масса для получения кирпича следующего состава, мас. %: легкоплавкая глина - 40-60; металлургический шлак от выплавки меди с содержанием FeO 30-35% - 35-48; пирофиллит - 5-12 (RU №2282602, С04В 33/138, опубл. 27.08.2006).Known ceramic mass to obtain a brick of the following composition, wt. %: fusible clay - 40-60; metallurgical slag from copper smelting with FeO content of 30-35% - 35-48; pyrophyllite - 5-12 (RU No. 2282602, С04В 33/138, publ. 27.08.2006).
Недостатком указанного состава является относительно низкая прочность при изгибе и высокая температура обжига.The disadvantage of this composition is the relatively low flexural strength and high firing temperature.
Наиболее близкой к предлагаемому составу является керамическая масса (RU №2494992, С04В 33/138, опубл. 10.10.2013, бюл. №28), включающая легкоплавкую глину и отход медеплавильного производства - купершлак с содержанием, мас. %: SiO2 - 31,5; Al2O3 - 6,0; FeO - 49,0; СаО - 3,0; MgO - 0,75; CuO - 3,0, при следующем соотношении компонентов, мас. %: легкоплавкая глина - 70-80; отход медеплавильного производства - купершлак - 20-30.Closest to the proposed composition is the ceramic mass (RU No. 2494992, С04В 33/138, publ. 10.10.2013, bull. No. 28), including fusible clay and waste from copper smelting - copper slag with a content, wt. %: SiO 2 - 31.5; Al 2 O 3 - 6.0; FeO - 49.0; CaO - 3.0; MgO - 0.75; CuO - 3.0, in the following ratio, wt. %: fusible clay - 70-80; copper smelter waste - copper slag - 20-30.
Недостатком указанного состава керамической массы является низкий предел прочности при изгибе и большая усадка 8,5-9,0%, что может вызывать деформацию кирпича при обжиге.The disadvantage of this composition of the ceramic mass is the low flexural strength and high shrinkage of 8.5-9.0%, which can cause deformation of the brick during firing.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение предела прочности керамического кирпича при изгибе и снижение усадки.The objective of the invention is to increase the tensile strength of ceramic bricks in bending and reduce shrinkage.
Технический результат достигается тем, что керамическая масса для изготовления керамического кирпича, содержащая легкоплавкую глину, отход медеплавильного производства - купершлак с содержанием оксидов железа и меди не менее 35,0%, дополнительно содержит отсев фельзита с содержанием частиц размером 0,8 мм не менее 90%, и молотый гранулированный доменный шлак с удельной поверхностью не менее 280 м2/кг, в качестве легкоплавкой глины - неогенную глину с содержанием мас. %: SiO2 - 65,51; Al2O3 - 13,99; TiO2 - 0,85, Fe2O3 - 4,84; СаО - 0,99; MgO - 1,58; SO3 - 0,15, Na2O - 0,71, K2O - 2,29, P2O5 - 0,1, MnO - 0,03 при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved by the fact that the ceramic mass for the manufacture of ceramic bricks, containing low-melting clay, copper smelting waste - copper slag with a content of iron and copper oxides of at least 35.0%, additionally contains a screening of felsite with a content of particles of 0.8 mm in size of at least 90 %, and ground granulated blast-furnace slag with a specific surface area of at least 280 m 2 /kg, as fusible clay - neogene clay containing wt. %: SiO 2 - 65.51; Al 2 O 3 - 13.99; TiO 2 - 0.85, Fe 2 O 3 - 4.84; CaO - 0.99; MgO - 1.58; SO 3 - 0.15, Na 2 O - 0.71, K 2 O - 2.29, P 2 O 5 - 0.1, MnO - 0.03 in the following ratio, wt. %:
Повышение прочности материала при изгибе определяется присутствием магнетита в фельзите, а также железа и марганца в гранулированном доменном шлаке, что приводит к образованию точечных контактов на границе раздела фаз: глиняная матрица-отощитель (фельзит, молотый гранулированный доменный шлак) и подкрепляется присутствием купершлака, который образует контактные зоны с глиняной матрицей в смеси, что способствует при обжиге появлению новообразований по границе раздела фаз за счет аморфной стеклофазы доменного шлака, тем самым упрочняя керамический черепок. Кроме того, имея повышенное содержание оксидов железа и меди (более 35%), купершлак совместно с гранулированным доменным шлаком интенсифицирует процессы обжига, что приводит к более раннему появление жидкой фазы, и, как следствие, к более интенсивному спеканию матрицы и повышению прочности при изгибе образцов. Присутствие фельзита с размером частиц 0,8 мм не менее 90%>в керамической массе формирует прочный каркас и позволяет снизить усадку.The increase in the strength of the material in bending is determined by the presence of magnetite in felsite, as well as iron and manganese in granular blast-furnace slag, which leads to the formation of point contacts at the phase boundary: clay matrix-weakener (felsite, ground granulated blast-furnace slag) and is reinforced by the presence of cooper slag, which forms contact zones with a clay matrix in the mixture, which during firing contributes to the appearance of new formations along the phase boundary due to the amorphous glass phase of blast-furnace slag, thereby strengthening the ceramic shard. In addition, having a high content of iron and copper oxides (more than 35%), cooper slag, together with granulated blast-furnace slag, intensifies the firing processes, which leads to an earlier appearance of the liquid phase, and, as a result, to more intensive sintering of the matrix and an increase in bending strength. samples. The presence of felsite with a particle size of 0.8 mm at least 90% in the ceramic mass forms a strong framework and reduces shrinkage.
Пример конкретного выполненияExample of a specific implementation
Изделия изготавливаются по общепринятой технологии производства керамического кирпича пластическим формованием с обжигом при температуре плюс 1000-1030°С. В качестве глинистого сырья для керамического кирпича используется легкоплавкая красножгущаяся глина неогена Афонинского месторождения Нижегородской обл. Химический состав глины показан в таблице 1. Минералогический состав неогенной глины показан в таблице 2.Products are made according to the generally accepted technology for the production of ceramic bricks by plastic molding with firing at a temperature of plus 1000-1030°C. As a clay raw material for ceramic bricks, low-melting red-burning clay of the Neogene of the Afoninskoye deposit of the Nizhny Novgorod region is used. The chemical composition of the clay is shown in Table 1. The mineralogical composition of the neogene clay is shown in Table 2.
Неогенная глина относится к среднепластичным, среднедисперсным монтмориллонитовым глинам с низким содержанием водорастворимых солей и содержит до 30,5% свободного кварца в пылеватой форме, что сдерживает ее использование за счет высокой чувствительности к сушке.Neogenic clay refers to medium-plastic, medium-dispersed montmorillonite clays with a low content of water-soluble salts and contains up to 30.5% free quartz in dusty form, which hinders its use due to its high sensitivity to drying.
В качестве отощителя используется отсев щебеночного производства фельзита с содержанием частиц размером 0,8 мм не менее 90%, отход медеплавильного производства - купершлак и молотый гранулированный доменный шлак с удельной поверхностью не менее 280 м2/кг.Screenings of crushed stone production of felsite with a particle size of 0.8 mm of at least 90% are used as a leaner; copper smelter waste is copper slag and ground granulated blast-furnace slag with a specific surface area of at least 280 m 2 /kg.
Отсев фельзита представляет собой отсев щебеночного производства с содержанием частиц с размером 0,8 мм не менее 90%. Минеральный состав фельзита представлен в основном кварцем (35-40%), плагиоклазом (30-33%), калиевым полевым шпатом (30-33%) и небольшим количеством магнетита (2-3%).Screening of felsite is a screening of crushed stone production with a content of particles with a size of 0.8 mm of at least 90%. The mineral composition of felsite is mainly represented by quartz (35-40%), plagioclase (30-33%), potassium feldspar (30-33%) and a small amount of magnetite (2-3%).
Химический состав купершлака представлен в таблице 3.The chemical composition of cooper slag is presented in table 3.
Физические параметры купершлака: плотность - 3,0-3,2 т/м3; насыпной вес - 1,7-2,0 т/м3. Результат ситового анализа: проход через сито 0,8-87-90%).Physical parameters of cooper slag: density - 3.0-3.2 t/m 3 ; bulk weight - 1.7-2.0 t/m 3 . The result of the sieve analysis: passage through the sieve 0.8-87-90%).
Рентгенофазовый анализ купершлака показал наличие аморфной фазы, гематита, анортита, монтичеллита, кварца и псевдоволластонита.X-ray phase analysis of cooper slag showed the presence of an amorphous phase, hematite, anorthite, monticellite, quartz, and pseudowollastonite.
При выплавке чугуна и стали образуется около тонны гранулированного доменного шлака на каждую тонну металла. При быстром охлаждении (грануляции) в шлаке присутствует стекло, содержание которого достигает 80% по массе и более. Так, например, гранулированный доменный шлак (г. Череповец) обладает аморфной структурой, содержит геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты кальция, магния, а также небольшое количество соединений железа и марганца. Череповецкий доменный шлак подвергался помолу до удельной поверхности не менее 280 м2/кг.When smelting iron and steel, about a ton of granulated blast-furnace slag is produced for every ton of metal. During rapid cooling (granulation), glass is present in the slag, the content of which reaches 80% by weight or more. So, for example, granulated blast-furnace slag (Cherepovets) has an amorphous structure, contains gelenite, monticellite, spinel and other silicates, aluminates and aluminosilicates of calcium, magnesium, as well as a small amount of iron and manganese compounds. Cherepovets blast-furnace slag was ground to a specific surface area of at least 280 m 2 /kg.
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 1000-1030°С в электропечи с выдержкой не менее 1 часа. После обжига определялся предел прочности при изгибе по ГОСТ 8462-85 и усадка.Brick samples molded by hand in molds 160×40×40 mm in size were dried at a temperature of plus 100°C to a moisture content of 4-6% and fired at a maximum temperature of plus 1000-1030°C in an electric furnace with a holding time of at least 1 hour. After firing, the ultimate strength in bending was determined according to GOST 8462-85 and shrinkage.
Результаты представлены в таблице 4.The results are presented in table 4.
Анализ результатов, приведенных в таблице 4, свидетельствует о том, что введение в состав керамической массы молотого гранулированного доменного шлака, в сочетании с купершлаком и фельзитом, приводит к более интенсивному образованию жидкой фазы в керамическом кирпиче, появлению новообразований по границам раздела фаз. Все это способствует повышению предела прочности при изгибе на 40%, и снижению усадки на 15,6%) по сравнению со значениями, достигаемыми прототипом.An analysis of the results shown in Table 4 indicates that the introduction of ground granulated blast-furnace slag into the composition of the ceramic mass, in combination with cooper slag and felsite, leads to a more intensive formation of the liquid phase in ceramic bricks, the appearance of neoplasms along the phase boundaries. All this contributes to an increase in flexural strength by 40%, and a decrease in shrinkage by 15.6%) compared with the values achieved by the prototype.
Использование техногенного сырья и неогенной глины способствует утилизации отходов и расширению сырьевой базы при получении керамического кирпича.The use of technogenic raw materials and neogenic clay promotes waste disposal and expansion of the raw material base in the production of ceramic bricks.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2798996C1 true RU2798996C1 (en) | 2023-06-30 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281925C1 (en) * | 2004-12-31 | 2006-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" | Ceramic mixture |
| RU2282602C2 (en) * | 2004-12-01 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Ceramic mass for making brick |
| RU2387617C1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-04-27 | Закрытое акционерное общество "Гранула" | Method for production of raw materials mix for ash-ceramic wall materials |
| RU2494992C1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Ceramic mixture for making ceramic brick |
| CN105541296B (en) * | 2015-12-29 | 2018-06-29 | 江西省科学院能源研究所 | A kind of method that ceramic material is prepared using copper tailing |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2282602C2 (en) * | 2004-12-01 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Ceramic mass for making brick |
| RU2281925C1 (en) * | 2004-12-31 | 2006-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" | Ceramic mixture |
| RU2387617C1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-04-27 | Закрытое акционерное общество "Гранула" | Method for production of raw materials mix for ash-ceramic wall materials |
| RU2494992C1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Ceramic mixture for making ceramic brick |
| CN105541296B (en) * | 2015-12-29 | 2018-06-29 | 江西省科学院能源研究所 | A kind of method that ceramic material is prepared using copper tailing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sarkar et al. | Utilization of steel melting electric arc furnace slag for development of vitreous ceramic tiles | |
| US2912341A (en) | Castable refractory | |
| US6743383B2 (en) | Process for the production of ceramic tiles | |
| RU2798996C1 (en) | Ceramic mass for manufacturing ceramic bricks | |
| Darweesh et al. | Densification and thermomechanical properties of conventional ceramic composites containing two different industrial byproducts | |
| RU2341491C2 (en) | Ceramic mixture for ceramic brick production | |
| RU2412131C1 (en) | Mixture for making ceramic bricks | |
| SU1539185A1 (en) | Ceramic composition for brick-making | |
| RU2668599C1 (en) | Composite ceramic mixture | |
| RU2430064C1 (en) | Ceramic mass for production of acid-resistant ware | |
| RU2388714C1 (en) | Heat resistant brick mortar | |
| RU2739441C1 (en) | Method of producing ceramic facing brick | |
| RU2327668C1 (en) | Raw mixture for manufacture of ceramic products | |
| RU2478590C1 (en) | Slag fluxing agent | |
| RU2426707C1 (en) | Heat insulation mass | |
| RU2810153C1 (en) | Light-coloured ceramic mass for face bricks | |
| RU2370468C1 (en) | Thermal insulating mixture | |
| RU2720340C1 (en) | Composite ceramic mixture | |
| RU2778916C1 (en) | Ceramic mass for the manufacture of ceramic earthquake-resistant bricks | |
| RU2296724C1 (en) | Binding agent (versions) | |
| RU2754747C1 (en) | Ceramic mass for producing clinker bricks | |
| RU2433980C1 (en) | Ceramic mass of light tone for facing brick | |
| RU2340579C2 (en) | Ceramic mass for manufacturing of acid-resistant tiles | |
| RU2308437C2 (en) | Ceramic mix for production of brick | |
| KR100481883B1 (en) | PHOSPHATE COMBINED MONOLITHIC REFRACTORIES UTILIZED SPENT Mg-Cr BRICK |