Подбор шихты для керамического кирпича

Обновлено: 22.04.2024

Вопросы формовки

Последнее время поступает много вопросов по формовке: шнековые пресса, переходные горловины, формующая оснастка. Такие вопросы возникают по вакуумным и безвакуумным шнековым прессам, по прессам, которые находятся длительное время в эксплуатации и по прессам, которые только находятся в проекте.

Первая группа вопросов: производительность шнекового пресса

1.1 Если представить, что работа идеального шнека пресса это работа винтовой пара, где болт – шнек со ступицей, а гайка – глина, находящаяся между витками пресса, то ответ по производительности простой: чем больше угол подъема винта и больше шаг между витками, тем больше производительность.

Многие авторы предлагают следующую математическую формулу расчета производительности шнекового пресс:

Q = (π/4)·(D 2 – d 2 )·(S – δ)·(1 – α)·k·n·60

где: Q – производительность шнекового пресса, м 3 /час;

d – наружный диаметр ступицы шнека, м;

S – шаг лопасти шнека, м;

δ – толщина лопасти шнека, м;

α – коэффициент, учитывающий относительное уменьшение объема в результате уплотнения;

V – объем массы, поступающей в прессовую головку; Vk – объем массы на выходе из мундштука;

n – частота вращения шнекового вала, с -1 ;

k – поправочный коэффициент, который учитывает проворачивание массы, возврат массы, неравномерность питания, недостатки конструкции шнека и прессовой головки

Введенный в формулу коэффициент k учитывает все недостатки и проблемы шнекового прессования.

Для выпорного шнека, в связи с тем, что он, как правило, изготавливается двузаходный, коэффициент k может снижаться до 0,15.

1.2 Шаг винта лопасти шнека (S) зависит от угла подъема винтовой линии (α), а угол подъема винтовой линии зависит от коэффициента трения массы (f) о поверхность шнека.

Коэффициент трения массы f = tgφ, где φ – угол трения массы о поверхность шнека.

Расчетная формула для определения угла подъема винтовой линии:

tgα = S/πDср

S = π·Dср· tgα

где: Dср – средний диаметр шнека, м.

Приведенные зависимости показывают связь шага шнека с коэффициентом трения массы о поверхность шнека. При увеличении угла подъема винтовой линии, увеличивается трение массы о шнек и увеличивается проворачиваемость массы внутри цилиндра шнекового пресса и, соответственно, снижается производительность шнекового пресса, т.е. происходит процесс обратный желаемому.

При расчете шнеков надо руководствоваться правилом: максимальное давление формовки надо создавать выпорным шнеком, все предыдущие (по ходу движения массы) шнека выполняют функцию подачи массы к выпорному шнеку. На этих шнеках происходит уплотнение массы, но давление на этих шнеках не должно превышать давление на выпорном шнеке. При нарушении этого правила, выпорной шнек тормозит проход массы по цилиндру пресса, возникают следующие проблемы формовки:

Такая заполированность создает напряжения в массе и является одной из причин появления дефекта «свиль».

1.3 Имеется ограничение и в создании максимальной разница между наружным диаметром шнека (D) и диаметром ступицы шнекового вала (d).

Если представить точку массы на поверхности шнека, удаленной от оси вала шнека на расстояние r, то результирующую скорость (vp) вращательного и поступательного движения этой точки можно написать формулой:

vp = w·(r 2 + S 2 /4π 2 ) 1/2

где: w – угловая скорость вращения вала.

Из приведенной формулы можно сделать вывод: чем дальше точка находится от центра вала, тем больше ее результирующая скорость, т.е. при проталкивании массы шнеком, появляются сдвигающие напряжения, которые расслаивают массу в виде колец по плоскости шнека. Чем больше будет разница между (D – d), тем больше будет это расслоение. Это расслоение является еще одной причиной появления «свили».

Разработанные мной конструкции шнека позволили увеличить производительность китайского пресса на 10%.

Вторая группа вопросов: дефект «свиль» при формовке кирпича

Могу написать, что решением задачи устранения «свили» занимались и занимаются сейчас многие инженеры и специалисты на производстве, конструктора машин и оборудования, специалисты научно-исследовательских институтов.

Дефект «свиль» заложен способом шнековой формовки. При иных формовках этого дефекта нет, имеются другие дефекты, но «свили» нет.

2.1 Изучением проблемы «свилеобразования» и снижения влияния «свили» на качество керамических изделий, изготовленных методом пластической формовки на шнековом прессе, занимались многие исследователи.

Так, Герасимов М.Д., Фадеева В.С, Корохов В.Г. в своих книгах и статьях предлагают расчетные формулы и конструкции переходных головок и мундштуков для различных глин и рабочих шихт.

Ничипоренко С.П., описывает структурно-механические типы глин и методы подбора шихты для стандартных шнековых прессов и формующей оснастки к ним.

Все авторы пишут, что для расчета переходных головок, мундштуков и выбора состава рабочей шихты, надо изучить реологические свойства исходных глин и рабочей шихты.

Реологические характеристики: коэффициент внутреннего трения; коэффициент внешнего трения; эффективная вязкость; предельное напряжение сдвига; упругая деформация; пластическая деформация и т.п.

Для решения задачи «свили» с «научной точки» зрения, можно сделать следующие шаги:

2.2 На производстве решение проблемы «свили» происходит традиционным способом – специалисты заводов, по имеющейся справочной и специальной литературе, перебирают, предлагаемый в этой литературе способы, и выбирают тот способ, который наилучше подходит к производственным условиям данного предприятия.

Подход совершенно правильный, но во время такого поиска расходуются ресурсы и время. Многие заводы в стадии поиска находятся достаточно длительное время.

Вот поэтому у меня нет готового рецепта для решения проблемы «свили». Каждое предприятие проходит свой путь и находится на определенном отрезки этого пути. Для того, что бы оказать помощь в решении задачи снижения влияния «свили», надо понимать, что сделано на предприятии собственными силами, и какую внешнюю помощь можно предложить данному предприятию.

2.2.1 Например, на одном из предприятий при решении задачи «свили» и, соответственно, прочности и морозостойкости продукции, пошли по рекомендациям предложенным Ничипоренко С.П., т.е. подбор шихты на основе структурно-механических типов глин. Переход из одного типа шихты в другой, осуществляется введение того или другого компонента шихты, в данном случае, отощителя. В результате в шихте оказалась настолько много отощителя, что изделия потеряли и марочность, и морозостойкость. Вдобавок температура плавления отощителя оказалась несовместимой с температурой обжига основного, базового, компонента шихты.

2.2.2 На некоторых предприятиях проблема «свили» настолько минимизирована последующей «мягкой» сушкой, что в дальнейшем вообще не проявляется на обожженных изделиях.

2.2.3 В моей практике были случаи, когда незначительные расслоения в кирпиче устранялись повышенной температурой обжига. При обжиге, жидкая фаза являлась «лечением» нарушения сплошности при формовке.

2.2.4 Снижение воздушной усадки еще один способ минимизации влияние «свили». Так при воздушной усадке 3-4% «свиль» практические не проявляется. Например, если в шихту вводить материалы, которые при сушке «работают» как отощитель, а при обжиге как плавень, то можно добиться очень хороших результатов и по марочности, и по морозостойкости.

2.2.5. Так же используются специальные вставки в переходную головку шнекового пресса: решетки, стержни (свилевые пальцы), фильеры (пустотообразователи) для пустотного кирпича без кернодержателей, обратные конуса. Все эти способы применимы и некоторые из них опробованы мной на практике. Но применяя эти методы, надо понимать, что разрушив сплошность массы в переходной голове, можно не успеть ее восстановить и получить дополнительные дефекты.

2.2.6 Влияние «свили» минимизируется, если в переходной головке создать достаточное давление, для того, что бы этот дефект был уменьшен сжатием массы в этой переходной головке. Вот поэтому на практике предлагается удлинение переходных головок от 0,7..0,9 до 1,2…1,5 диаметра выпорного шнека, но эти рекомендации не совпадают с рекомендациями Герасимова М.Д., Фадеевой В.С.

2.2.7. Очень распространенным способ снижения влияния дефекта «свиль» является переход на выпуск условно полнотелого кирпича (с пустотностью не более 13%) и пустотного кирпича (с пустотностью более 13%).

Из приведенного текста следует, что снижать негативное влияния дефекта «свиль» на качество продукции можно различными способами:

В каждом конкретном случае подбирается наиболее рациональный и наиболее эффективный способ.

Шихта для изготовления керамического рядового кирпича

Шихта для изготовления керамического рядового кирпича

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительной керамике, и может быть использовано в технологии производства керамического рядового кирпича. Технический результат заявляемого решения - повышение прочности и снижение водопоглощения. Шихта для изготовления керамического рядового кирпича, включающая глину, буровой шлам и стеклобой, c крупностью компонентов не более 0,32 мм, а буровой шлам в качестве основного компонента содержит попутные продукты добычи нефти и газа с высоким содержанием оксида кальция СаО 21,28% при следующем соотношении компонентов, масс. %: глина легкоплавкая 67-50, буровой шлам с содержанием СаО 21,28% 30-45, стеклобой 3-5. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительной керамике, и может быть использовано в технологии производства керамического рядового кирпича.

Наиболее близкой по технической сущности является сырьевая смесь для получения керамического кирпича (№2210554 от 18.12.2001, 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 с содержанием СаО 20,1-24,0% 75-85
Цеолитсодержашую глину 5-15
Стеклобой 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.

Недостатком этого решения является сложный цикл подготовки пресс-порошка, а также низкие физико-механические характеристики получаемого изделия (прочность, водопоглощение).

Технический результат заявляемого решения - повышение прочности и снижение водопоглащения.

Техническая задача решается тем, что в шихте для изготовления керамического рядового кирпича, включающей 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. %:

Глина легкоплавкая 67-50
Буровой шлам с содержанием СаО 21,28% 30-45
Бой стекла типа пирекс 3-5

Используемый буровой шлам с буровых скважин ПАО «Оренбургнефть» имеет следующий усредненный химический состав, масс. %: SiO2 - 23,84; СаО - 21,28; Al2O3 - 3,72; Fe2O3 + FeO - 10,8; MgO - 2,23; SO3 - 1,81; R2O - 10,83; п.п.п. - 29,24. По минералогическому составу они состоят из 24,3% кварца; 17,39% кварцита; 6,86% доломита; 25,32% полевого шпата; 18,56% гидрослюда.

Большое содержание в химическом составе бурового шлама СаО способствует активному осветлению черепка вследствие твердофазовых реакций при обжиге. При этом происходит нейтрализация окрашивающего действия железосодержащих фаз, придающих керамическому черепку традиционный кирпичный цвет. В качестве глинистого сырья используется глина Бузулукского месторождения, которая характеризуется следующим химическим составом, масс. %: SiO2 - 41,71; Fe2O3 - 2,1; Al2O3 - 3,92; TiO2 -0,23; СаО - 25,6; MgO - 0,37; Na2O - 0,18; K2O - 0,94; P2O5 - 0,12; MnO - 0,01; п.п.п. - 23,05.

Достижение улучшенных физико-механических показателей с повышением механической прочности при вводе модифицирующей щелочной добавки обеспечивается формированием низкотемпературных аморфнокристаллических фаз. Это возможно, так как, по законам гетеродиффузии, частицы с меньшей поверхностной энергией, характеризующиеся низкой температурой плавления, адсорбируются на частицах с большей поверхностной энергией, более высокой температурой плавления. Перенос массы вещества в условиях твердофазового спекания осуществляется диффузным методом преимущественно по поверхности. В результате малой энергии активации поверхностная диффузия протекает при сравнительно низкой температуре, приводя согласно данным РФА к образованию рентгеноаморфных фаз типа: метакаолинит Al2O3⋅2SiO2, гематит α-Fe2O3, анортит СаО⋅Al2O3⋅2SiO2, стеклофаза, формирующихся за счет оксидов СаО, Fe2O3, R2O.

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.

Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены стандартные образцы полнотелого и пустотелого кирпича размером 250×120×65 мм с соотношением вышеперечисленных компонентов, представленных в таблице 1.

Образцы изготавливали следующим образом.

Предварительно легкоплавкая глина и буровой шлам подсушивались до воздушно-сухого состояния, затем измельчались на глинорыхлителе, щековой дробилке и дезинтеграторе (или молотковой дробилке), включая стеклобой, например, типа пирекс, после чего просеивались на ситах с размером ячеек 0,32 мм. Затем при необходимом соотношении отдозированные компоненты тщательно перемешивались и масса равномерно увлажнялась до пластического состояния. Приготовленная масса вылеживалась в герметичных емкостях 6-12 часов и поступала на формование. После формовки изделия подсушивались и затем обжигались с выдержкой при максимальной температуре 900-1000°С 1 час и охлаждением в течение 14 часов. После чего определялись их физико-механические свойства и соответствие требованиям ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия», указанные в табл. 2.



Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемая шихта для изготовления керамического рядового кирпича характеризуется высоким пределом прочности на сжатие и изгиб, с низким водопоглощением.

Получен недорогой керамический кирпич с использованием бурового шлама с содержанием СаО 21,28%, имеющий бежевый цвет черепка и обладающий высокой прочностью на сжатие и на изгиб, с низким водопоглощением. При этом происходит повышение трещиностойкости отформованного кирпича, долговечности и декоративности строительных конструкций из обожженного кирпича. Вследствие сравнительно низкой температуры обжига (900-1000° С) и применения промышленного отхода совместно с низкосортным глинистым сырьем происходит существенное удешевление технологии керамического кирпича. Применение предлагаемой керамической массы позволяет реализовать аспекты ресурсо- и энергосбережения при производстве высококачественного кирпича. Вместе с этим решается экологическая проблема утилизации бурового шлама на объектах нефтегазовой промышленности.

Шихта для изготовления керамического рядового кирпича, включающая глину, буровой шлам и стеклобой, отличающийся тем, что крупность компонентов не более 0,32 мм, а буровой шлам в качестве основного компонента содержит попутные продукты добычи нефти и газа с высоким содержанием оксида кальция СаО 21,28% при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Шихта для керамического кирпича

Шихта для керамического кирпича

Изобретение относится к области химии, может быть использовано в промышленном производстве керамических изделий и строительных материалов, преимущественно керамического кирпича. Технический результат заключается в повышении прочностных и других нормируемых строительными стандартами характеристик керамического кирпича, снижение доли брака при его промышленном производстве. Шихта для керамического кирпича содержит глинистое сырье и модифицирующую это сырье минеральную добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкоплавкая глина 92-97, отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3, порошкообразный отход производства стекловолокна 2-5. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области химии, может быть использовано в промышленном производстве керамических изделий и строительных материалов, преимущественно керамического кирпича.

Керамический кирпич высокого качества изготавливают из огнеупорной глины путем формования пластичной глинистой массы в кирпич-сырец, сушки сырца и обжига в газовых печах при температурах до 1250°С. Природные запасы таких сортов глины весьма ограничены и территориально распределены крайне неравномерно. Поэтому для организации экономически целесообразного производства керамического кирпича на основе регионального глинистого сырья часто вынужденно используют так называемые легкоплавкие глины с добавкой в них недостающих минеральных и органических компонент. Такая смесь называется шихтой, а вводимые добавки - модификаторами глинистого сырья. В настоящее время широко практикуется применение отходов различных промышленных производств в качестве модификаторов глинистого сырья.

В ходе многопараметрической оптимизации технологии необходимо обеспечить строгий ряд требований, предъявляемых к готовой продукции (прочность, морозостойкость, плотность, цвет, водопоглощение, теплопроводность), а также снизить энергозатраты. Обычно улучшение одного показателя за счет введения модификатора сопровождается ухудшением других показателей. Поэтому поиск доступных модификаторов и рецептуры шихты с минимальной чувствительностью к условиям сушки и обжига является актуальной и сложной научно-технической задачей.

Известен состав шихты для производства кирпича с добавками промышленных отходов [1]. Эти добавки содержат щелочные элементы, при обжиге кирпича-сырца приводящие к формированию легкоплавких эвтектик. Добавки позволяют повысить прочность производимого кирпича. Недостатком [1] такого состава шихты является существенная огневая усадка кирпича-сырца, приводящая к образованию многочисленных трещин в готовой продукции, недопустимых для ее (продукции) использования.

Известна шихта с добавкой измельченных отходов производства стекловолокна [2]. Недостатком [2] является сопутствующий эффект снижения прочности кирпича на сжатие и изгиб.

Известна шихта с добавкой стекловолокна и молотого стекла [3]. Они повышают морозостойкость кирпича. Недостатком [3] является сопутствующий эффект снижения прочности кирпича на сжатие и изгиб при использовании шихты.

Наиболее близким по существу заявляемого изобретения, прототипом, является состав шихты с добавлением алюмокарбонатосодержащих промышленных отходов [4], при использовании которых в процессе обжига кирпича-сырца отмечается увеличение количества упрочняющего керамический кирпич кальциевого плагиоклаза. Использование алюмокарбонатосодержащих промышленных отходов в производстве керамических изделий [4] возможно только для узкого перечня видов глинистого сырья. Прототип неприменим с большинством видов сырья природных месторождений глин, а именно легкоплавких глин. Недостатком [4] прототипа является узость области применения.

Целью предлагаемого изобретения является расширение сырьевой базы производства высокопрочных керамических изделий, повышение качества изделий из легкоплавких глин, модификация широко распространенных легкоплавких глин для производства из них высокопрочных сортов керамического кирпича без ухудшения его остальных характеристик, снижение энергозатрат при производстве изделий.

Цели достигают использованием шихты для керамического кирпича, содержащей глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, причем в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее модификатора применяют добавку из промышленных отходов при следующем содержании их в шихте, % масс.: легкоплавкая глина 92-97; отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3; порошкообразный отход производства стекловолокна 2-5. Шихту изготавливают из легкоплавкой глины и модификатора в виде добавки из производственных отходов при следующем их содержании в шихте, % масс.: легкоплавкая глина 87-97; отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 2-12; коротковолокнистый отход производства стекловолокна 1.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в применении шихты с комплексным модификатором глинистого сырья. Модификатор состоит из комбинации двух из трех компонентов, условно обозначенных Z, V, S. Соотношение компонентов в модификаторе варьируют в зависимости от состава глинистого сырья конкретного месторождения и требуемой марки кирпича.

Опишем компоненты предлагаемого комплексного модификатора.

Z-компонента представляет собой порошкообразный отработанный катализатор с содержанием оксида алюминия до 80% масс. Это типичный многотоннажный промышленный отход нефтехимических предприятий, например ОАО «Нижнекамскнефтехим».

V-компонента представляет собой измельченное до длины 1-2 мм стекловолокно. Это типичный многотоннажный промышленный отход заводов по производству стекловолокна.

S-компонента представляет собой мелкодисперсный стеклопорошок с высоким содержанием щелочных элементов. Это типичный многотоннажный промышленный отход заводов по производству стекловолокна.

Комплексный модификатор содержит, например, 60-80% масс. Z-компоненты и 40-20% масс. V- или S-компонент.

Далее приведены примеры осуществления предлагаемого изобретения.

Пример первый. Готовят шихту для керамического кирпича, содержащую глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, так, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее (глины) модификатора применяют двухкомпонентную добавку из промышленных отходов при следующем содержании их в шихте, % масс.:

- легкоплавкая глина 92-97;

- отработанный порошкообразный отработанный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3 (Z-компонента);

- порошкообразный промышленный отход производства стекловолокна 2-5 (S-компонента).

Из этой шихты путем формования пластичной глинистой массы изготавливают кирпич-сырец, который сушат, прогревают, обжигают, например в газовых печах, охлаждают и получают готовое изделие - керамический кирпич. Оптимальная температура обжига кирпича из этой шихты от 1000° до 1050°С.

Пример второй. Готовят шихту для керамического кирпича, содержащую глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку так, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее (глины) модификатора применяют двухкомпонентную добавку из промышленных отходов при следующем содержании в шихте, % масс.:

- легкоплавкая глина 87-97;

- отработанный порошкообразный катализатор для нефтепереработки на основе оксида алюминия 2-12 (Z-компонента);

- коротковолокнистый отход производства стекловолокна 1 (V-компонента).

Из этой шихты путем формования пластичной глинистой массы изготавливают кирпич-сырец, который сушат, прогревают, обжигают, например в газовых печах, охлаждают и получают готовое изделие - керамический кирпич. Оптимальная температура обжига кирпича из этой шихты от 1020° до 1070°С.

В ходе исследований установлено, что частички стекловолокна при обжиге до температуры 1080°С не переходят в расплав и после остывания выполняют функцию своеобразной арматуры для готового керамического материала кирпича. При более высоких температурах обжига частички плавятся, вызывая нежелательную огневую усадку кирпича. Усадку оптимизируют увеличением концентрации в шихте Z-компоненты, которая существенно снижает и трещинообразование в кирпиче.

Из-за наличия специфических особенностей глин различных месторождений и модификаторов (глины) в виде промышленных отходов, конкретные значения составляющих шихты (глины, V- и Z-компонентов) подбирают опытным путем.

Примеры применения заявляемой шихты

В Таблице 1 показаны характеристики керамических материалов, полученных из легкоплавкой глины Хлыстовского месторождения Республики Татарстан, которая без модификации неприменима для производства высококачественного кирпича. За счет применения заявляемого изобретения характеристики образцов кирпичей из легкоплавкой глины соответствуют высоким строительным требованиям [6], а именно по таким показателям, как плотность, водопоглощение, морозостойкость и прочность при сжатии (прочность определяет марку кирпича).

В Таблице 2 даны соответствующие характеристики образцов из глины Ключищинского месторождения Республики Татарстан с добавками двухкомпонентного модификатора.




В Таблице 3 показано действие другого состава заявляемого комплексного модификатора (Z+V) на глину Хлыстовского месторождения Республики Татарстан. Полученные образцы кирпича из данной шихты отличаются высокой прочностью при удовлетворяющих ГОСТ [6] прочих характеристиках.


Представленные в Таблицах 1, 2, 3 результаты показывают, что при наличии потребности за счет применения заявляемого комплексного модификатора получают составы шихты для производства весьма широкой гаммы марок кирпича - от М 200 до М 1000.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является существенное повышение прочностных и других нормируемых строительными стандартами характеристик керамического кирпича из легкоплавких глин, снижение энергозатрат и доли брака при его промышленном производстве. В Европе при производстве обожженного изделия, например высокопрочного керамического кирпича, затрачивают в среднем 2,5 мегаджоулей (МДж) тепла на 1 кг изделия, в России - более 4 МДж на 1 кг изделия [5, с. 183-184]. Применение заявляемого изобретения позволяет существенно (до 2-х раз) сократить энергозатраты на производство высокопрочного керамического кирпича из легкоплавких глин, например за счет снижения температуры обжига до 1070°С, по сравнению с необходимой для производства высокопрочного кирпича из тугоплавких глин температурой обжига 1250°С. Причем получаемый из легкоплавких глин с применением заявляемого изобретения кирпич в полной мере соответствует требованиям ГОСТ России [6], по техническим, эксплуатационным и эстетическим характеристикам не уступает продукции из тугоплавких глин с температурой обжига 1250°С.

Область применения предлагаемого изобретения не ограничивается производством кирпичей - оно может быть использовано для изготовления иных керамических изделий, например бытовой посуды, сувенирных изделий.

Заявляемая шихта имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна». Разработан состав шихты с использованием комплексного модификатора из отходов производства, что позволяет существенно расширить номенклатуру производимых марок кирпича, причем из легкоплавких глин, изначально непригодных для этого.

Заявляемая шихта является промышленно применимой. Например, месторождениями глин с указанными в Таблицах свойствами пользуются несколько кирпичных заводов в республиках Татарстан, Чувашия, Пермском крае. Аналогичные по составу и гранулометрии глины часто встречаются и в других месторождениях. На заводе ОАО «Нижнекамскнефтехим» ежегодно в виде отходов производства образуется 3 тыс. тонн компоненты Z. На Елабужском заводе стекловолокна (республика Татарстан) ежегодно в виде отхода производства образуется 4 тыс. тонн компонентов S и V. Подобные предприятия - источники подходящих для заявляемого комплексного модификатора компонент функционируют во многих регионах России. То есть заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве посредством использования известных материалов, стандартных технических устройств и оборудования. Это соответствует предъявляемому к изобретениям критерию «промышленная применимость».

Приведенными в описании примерами подтверждена возможность приготовления шихты для производства различных видов керамического кирпича. Заявляемая шихта обеспечивает достижение лучшего по сравнению с прототипом технического результата как по прочностным характеристикам керамического изделия, так и по технологическим параметрам ее (шихты) производства, например заявляемые компоненты модификатора используют без обработки (дополнительной), тогда как в прототипе компоненты (брак кирпича, отходы стекла) подвергают предварительной обработке в виде помола - трудо- и энергоемкого процесса.

Использование отходов производства для создания полезной продукции избавляет от хлопот по утилизации отходов, способствует сохранению природной среды обитания.

1. Авторское свидетельство СССР SU №1141083, МПК 4 С04В 33/00. Сырьевая смесь для изготовления стеновой керамики / Р.И. Ициксон, Р.Г. Абдулгазимова, Э.М. Жукова, О.М. Черняева. Заявка 3698230, 15.12.1983. Опубл. 23.02.85. Бюл. №7.

3. Патент РФ №2452713, МПК С04В 33/132 (2006.01). Керамическая масса для производства кирпича [Текст] / Ю.А. Щепочкина: заявка 2011104332/03 от 07.02.2011; опубл. 10.06.2012. Описание изобретения.

4. Ашмарин Г.Д., Мустафин Н.Р. Строительная керамика на основе местных глинистых пород и алюмо-карбонатсодержащих отходов производства изопропилена. Стекло и керамика, 2006, №9. - С. 13-14.

5. Салахов A.M. Введение в современную технологию тугоплавких и силикатных материалов: учебное пособие / A.M. Салахов; Федер. агентство по образованию, Казан. гос. технол. ун-т. - Казань: КГТУ, 2009. - 300 с.

6. ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия».

1. Шихта для керамического кирпича, содержащая глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, отличающаяся тем, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее модификатора применяют добавку из промышленных отходов при следующем содержании их в шихте, мас. %:

легкоплавкая глина 92-97
отработанный порошкообразный катализатор
для нефтепереработки на основе оксида алюминия 1-3
порошкообразный отход производства стекловолокна 2-5

2. Шихта для керамического кирпича, содержащая глинистое сырье и модифицирующую это сырье добавку, отличающаяся тем, что в качестве глинистого сырья используют легкоплавкую глину, а в качестве ее модификатора применяют добавку из промышленных отходов при следующем содержании в шихте, мас. %:

Шихта для производства керамических изделий

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве лицевых керамических кирпичей и камней, а также черепицы и других керамических изделий. Техническим результатом изобретения является снижение теплопроводности изделий. Шихта для производства керамических изделий включает кембрийскую глину, смесь торфа и опилок, тонкодисперсный мел или известняк и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь торфа и опилок 10-20; тонкодисперсный мел или известняк 2-8; огнеупорная глина 3-7; кембрийская глина - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве лицевых керамических кирпичей и камней, а также черепицы и других керамических изделий.

Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.

Известна керамическая масса для изготовления строительных изделий, см. а.с. СССР №1606495, включающая, мас.%: легкоплавкую глину 29,5. 94,0; известняк 2,5. 35,0; кварцевый песок 2,5. 35,0; хлорид натрия 0,5. 1,0. Данный состав характеризуется недостаточно высокой морозостойкостью до 25 циклов и возможностью образования высолов на лицевой поверхности кирпича в процессе эксплуатации вследствие содержания в составе массы хлорида натрия.

Известна керамическая масса для изготовления строительная керамика, получаемая путем смешивания хромсодержащего шлама гальванического производства с выгорающей добавкой, в качестве которой используют древесные опилки или торф, см. а.с. СССР №1742263.

Известна композиция для изготовления декоративно-облицовочного материала, включающая молотое стекло, глину, древесные опилки и карбонат кальция, см. а.с. СССР №1276640.

Данному аналогу присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения, в связи с чем данное известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается изобретением, заключаются в том, что при известных составах шихты для керамических изделий невозможно добиться низких значений теплопроводности керамических изделий, в частности кирпича, в кладке в состоянии фактической влажности, что в свою очередь приводит к необходимости увеличивать толщину стены, сложенной из такого кирпича.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи получения керамических изделий, преимущественно кирпича, с пониженной теплопроводностью, что позволяет производить кладку стен толщиной 510 мм с обеспечением требуемых условий сопротивления теплопередачи.

Обеспечиваемый изобретением технический результат заключается в особом подборе компонентов шихты, которые улучшают формовочные свойства шихты, а при ее обжиге обеспечивают снижение усадки и повышенный объем пор готового изделия, а также снижает энергоемкость процесса обжига.

Сущность заявляемого изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.

Шихта для производства керамических изделий, включающая глину, мел или известняк, а также выгорающую добавку, отличающаяся тем, что в качестве выгорающей добавки она содержит смесь торфа и опилок, кроме того, она дополнительно содержит огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь торфа и опилок 10-20
тонкодисперсный мел или известняк 2-8
огнеупорная глина 3-7
глина остальное

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию "новизна".

Отдельные отличительные признаки заявленного изобретения, такие как торф, опилки, огнеупорная глина, известняк, известны из уровня техники, однако заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии данных отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "изобретательский уровень".

Достигаемый изобретением технический результат объясняется следующим.

Опилки являются выгорающей добавкой, имеют в составе, в основном, крупнозернистые частицы, которые обеспечивают максимальный объем пор при обжиге изделия в печи. Объем наполнения шихты опилками подбирают опытным путем исходя из условия сохранения способности шихты деформироваться без разрывов сплошности и сохранять приданную ей форму при формовании.

Торф с тонкозернистыми частицами является пластификатором и добавляется для улучшения формовочных свойств. Кроме того, торф служит выгорающей и топливосодержащей добавкой, повышающей пористость черепка.

Опилки и торф в совокупности представляют собой комплексную топливосодержащую выгорающую добавку с разными температурами возгорания ее компонентов, что при последовательном возгорании способствует полному сгоранию и повышению качества керамических изделий, снижая расход технологического топлива.

Тонкодисперсный мел или известняк добавляется для сопротивления усадки керамического изделия при обжиге. Этой же цели служит и такая добавка как огнеупорная глина. Объем дозировки этих компонентов определяется исходя из свойств применяемого сырья и степени необходимой (возможной) усадки. При обжиге тонкодисперсный мел или известняк выделяют углекислый газ, что увеличивает дополнительную пористость черепка. Так как температура обжига недостаточно для полного спекания огнеупорной глины, тонкодисперсного мела или известняка при обжиге керамических изделий, в последних остаются твердые частицы, которые обеспечивают сохранение заданных размеров.

Изобретение иллюстрируется конкретными составами керамических шихт, приведенными в таблице 1.

В результате проведенных комплексных исследований пустотелых поризованных керамических кирпичей, полученных при обжиге шихт вышеуказанных составов, выявлены физико-механические свойства готовых изделий, приведенные в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что возможность получения при осуществлении изобретения вышеуказанного технического результата достигается при использовании составов шихты №5-7. Наиболее оптимальным является состав №6. Составы №5-7 позволяют получить пустотелые поризованные керамические кирпичи, которые при соблюдении всех иных гостируемых показателей позволяют возводить здания с толщиной наружных стен 510 мм, при которой обеспечивается требуемое сопротивление теплопередаче исходя из условий общего удельного энергопотребления здания.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в любом из пунктов формулы изобретения. Предложенная керамическая шихта может быть приготовлена промышленным способом из известных компонентов с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие условию «промышленная применимость».

Шихта для производства керамических изделий, включающая кембрийскую глину, тонкодисперсный мел или известняк, а также выгорающую добавку, отличающаяся тем, что в качестве выгорающей добавки она содержит смесь торфа и опилок, кроме того, она дополнительно содержит огнеупорную глину, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Разработка и исследование составов шихт для изготовления керамического кирпича

Разработка и исследование составов шихт для изготовления керамического кирпича

Данная работа посвящена разработке и исследованию составов шихт для изготовления керамического кирпича, с целью снижения чувствительности масс к сушке, увеличения прочности и улучшения его внешнего вида.

Были изучены следующие свойства: формовочная влажность, воздушная, общая и огневая усадки, водопоглощение, а также предел прочности на изгиб и сжатие по известным методикам. Обжиг проводился в лабораторных условиях при температуре.

шумоизоляция купить материалы

Для оптимизации эксперимента был реализован симплекс - решетчатый план Шеффе типа - решётки в локальном участке концентрационного треугольника “Малоступкинская глина - тугоплавкая глина - песок”.

После составления матрицы планирования и определения свойств образцов были проведены соответствующие расчеты и получены приведенные полиномы для вычисления водопоглощения и предела прочности при изгибе для изученного локального участка. Адекватность этих уравнений была проверена по одному из составов треугольника и выявлено что расчетные и экспериментальные значения получились соответствующими друг другу.

Результаты исследования показали, что улучшение качества кирпича из глины Малоступкинского происхождения возможно за счет введения тугоплавких глин других месторождений, а также корректировки состава керамических масс и введения добавок (например: опилок, шамота и др.).

Итогом исследования являются разработанные составы масс, обеспечивающие получение качественного керамического кирпича, соответствующего требованиям стандартов, как по свойствам, так и по внешнему виду.


Разработка и исследование составов шихт для изготовления керамического кирпича


Читайте также: