RU2729475C1 - Mixture for making ceramic brick - Google Patents
Mixture for making ceramic brick Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729475C1 RU2729475C1 RU2019143453A RU2019143453A RU2729475C1 RU 2729475 C1 RU2729475 C1 RU 2729475C1 RU 2019143453 A RU2019143453 A RU 2019143453A RU 2019143453 A RU2019143453 A RU 2019143453A RU 2729475 C1 RU2729475 C1 RU 2729475C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- furnace slag
- clay
- bricks
- glass microspheres
- Prior art date
Links
- 239000011449 brick Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title abstract description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K calcium;sodium;phosphate Chemical compound [Na+].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/04—Clay; Kaolin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных материалов, например, для кирпича.The invention relates to building materials and can be used in the production of ceramic building materials, for example, for bricks.
Известна керамическая шихта для изготовления кирпича, содержащая, об. %: древесные опилки с размером частиц до 10 мм 4-8, гранулированный шлак металлургического производства 7-13, отходы производства минераловатных плит 4-8, суглинок и/или глина - остальное (RU №2052417, С04В 33/00, С04В 33/02, опубл. 20.01.1996).Known ceramic batch for the manufacture of bricks, containing about. %: sawdust with a particle size of up to 10 mm 4-8, granular slag of metallurgical production 7-13, waste from the production of mineral wool boards 4-8, loam and / or clay - the rest (RU No. 2052417, С04В 33/00, С04В 33 / 02, publ. 20.01.1996).
Недостатками указанного состава являются высокие значения во допоглощения.The disadvantages of this composition are high values of water absorption.
Известна также керамическая шихта из сырьевой смеси, включающей глину и отощитель - гранулированный шлак, смешанный с отработанным минеральным маслом в соотношении 1:10, полученную смесь добавляют к глине в количестве 20 мас. % (RU №2283194, С09В 3/00, С04В 33/02, С04В 33/132, опубл. 10.09.2006, бюл. №25).Also known is a ceramic mixture from a raw material mixture, including clay and a weaker - granular slag mixed with spent mineral oil in a ratio of 1:10, the resulting mixture is added to clay in an amount of 20 wt. % (RU No. 2283194, С09В 3/00, С04В 33/02, С04В 33/132, publ. 09/10/2006, bull. No. 25).
Недостатком указанного состава является также высокое значение водопоглощения.The disadvantage of this composition is also the high value of water absorption.
Наиболее близкой к предлагаемому составу является шихта для изготовления керамического кирпича, содержащая глину, гранулированный доменный шлак и тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас. %: тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1% 15-20; гранулированный доменный шлак 20-25; глина - остальное. (RU №2412131, С04В 33/132, С04В 33/138, опубл. 20.02.2011. Бюл. №5).Closest to the proposed composition is a charge for the manufacture of ceramic bricks, containing clay, granular blast furnace slag and finely ground breakage of cellular concrete with a residue on a sieve No. 008 no more than 1%, with the following ratio of components, wt. %: finely ground breakage of aerated concrete with a residue on sieve No. 008 no more than 1% 15-20; granulated blast-furnace slag 20-25; clay is the rest. (RU No. 2412131, С04В 33/132, С04В 33/138, publ. 20.02.2011. Bull. No. 5).
Недостатком указанного состава является высокое значение водопоглощения.The disadvantage of this composition is the high value of water absorption.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение водопоглощения кирпича.The objective of the present invention is to reduce the water absorption of bricks.
Поставленная задача достигается тем, что шихта для изготовления керамического кирпича, содержащая глину, гранулированный доменный шлак и порообразующий компонент, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фибру на основе ПАН-волокна, термообработанного при температуре 3000°С, а в качестве порообразующего компонента содержит стеклянные микросферы фракцией 15-200 мкм при следующих соотношениях компонентов, мас. %:The task is achieved by the fact that the charge for the manufacture of ceramic bricks containing clay, granular blast-furnace slag and a pore-forming component, characterized in that it additionally contains a fiber based on PAN fiber heat-treated at a temperature of 3000 ° C, and contains glass microspheres as a pore-forming component fraction of 15-200 microns with the following ratios of components, wt. %:
Снижение водопоглощения керамического черепка после обжига определяется совместным присутствием углерода, являющегося сильным восстановителем, и стеклянных микросфер в смеси. В связи с этим более раннее появление жидкой фазы приводит к интенсивному спеканию матрицы и перераспределению мелкопористой структуры кирпича в сторону закрытой пористости с изолированными микропорами, что сказывается на снижении водопоглощения.The decrease in water absorption of a ceramic shard after firing is determined by the combined presence of carbon, which is a strong reducing agent, and glass microspheres in the mixture. In this regard, the earlier appearance of the liquid phase leads to intensive sintering of the matrix and redistribution of the fine-porous structure of the brick towards closed porosity with isolated micropores, which affects the decrease in water absorption.
Кроме того, применение гранулированного доменного шлака и фибры на основе ПАН волокна, термообработанного при t=3000°С, попутно позволяет решить комплекс вопросов по улучшению качества масс, полуфабриката, оптимизации технологического процесса и, в конечном счете, готовых изделий. В частности, улучшить сушильные свойства сырца, снизить усадку.In addition, the use of granulated blast-furnace slag and fiber based on PAN fiber, heat-treated at t = 3000 ° C, simultaneously makes it possible to solve a set of issues on improving the quality of masses, semi-finished products, optimizing the technological process and, ultimately, finished products. In particular, to improve the drying properties of the raw material, to reduce shrinkage.
Пример конкретного выполненияAn example of a specific implementation
Изделия изготавливаются по общепринятой технологии производства керамического кирпича, пластическим формованием с обжигом при температуре плюс 980°С. В качестве глинистого сырья для керамического кирпича используется легкоплавкая красножгущаяся кембрийская глина месторождения Красный Бор (см. таблицу 1).Products are made according to the generally accepted technology for the production of ceramic bricks, plastic molding with firing at a temperature of plus 980 ° C. Low-melting red-burning Cambrian clay from the Krasny Bor deposit is used as a clay raw material for ceramic bricks (see Table 1).
В качестве отощителя используется гранулированный доменный шлак. 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. В кристаллической составляющей присутствует геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты Са и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaO-SiO2 и небольшое количество соединений железа и марганца. Для исключения попадания в керамическую массу крупных частиц, шлак просеивался на сите №5. Химический состав Череповецкого шлака представлен в таблице 2.Granular blast-furnace slag is used as a weaker. When iron and steel are smelted, about a ton of granulated blast furnace slag is formed for each ton of metal. During rapid cooling (granulation), glass is present in the slag, the content of which reaches 80% by weight or more. The crystalline component contains helenite, monticellite, spinel and other silicates, aluminates and aluminosilicates of Ca and Mg. For example, the Cherepovets granulated blast-furnace slag has an amorphous structure, contains 2CaO-SiO 2 and a small amount of iron and manganese compounds. To exclude the ingress of large particles into the ceramic mass, the slag was sieved on a sieve No. 5. The chemical composition of the Cherepovets slag is presented in Table 2.
В качестве порообразующего компонента использовались стеклянные микросферы марки МС А 9. Стеклянные микросферы (стеклосферы) представляют собой сферические частицы, наполненные воздухом на основе натриевоборосиликатного стекла, состоящие из отдельных полых частиц сферической формы размером в пределах от 15 до 200 мкм. Производят по ТУ 6-48-108-94. Стеклосферы вырабатывают из натриевоборосиликатного стекла следующего состава масс. %: Na2O - 25.5-28.2; SiO2 - 71.7-73.8; B2O - 3.8-4.4; Al2O3+Fe2O3 не более 0,4. Насыпная масса не более 0,20 г/см3.Glass microspheres of MS A 9 grade were used as a pore-forming component. Glass microspheres (glass spheres) are spherical particles filled with air based on sodium borosilicate glass, consisting of individual hollow spherical particles ranging in size from 15 to 200 microns. Produced according to TU 6-48-108-94. Glass spheres are produced from sodium borosilicate glass of the following mass composition. %: Na 2 O - 25.5-28.2; SiO 2 71.7-73.8; B 2 O - 3.8-4.4; Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 no more than 0.4. Bulk weight no more than 0.20 g / cm 3 .
Фибру на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°C, получают из углеродных волокон из полиакрилонитрила, которые нагревают в воздушной среде до температуры 200-300°С. В ходе такого процесса происходит частичное окисление углеродных волокон. Затем окисленные волокна подвергаются высокотемпературному прогреву до 3000°С, что приводит к карбонизации или графитизации волокон. Окисление в воздушной среде придает волокнам огнестойкость за счет частичного дегидрирования или окисления, межмолекулярного сшивания и других процессов. При этом повышается стойкость волокон к плавлению при прогревании и сдерживается чрезмерное удаление атомов углерода. В процессе карбонизации по мере роста температуры происходит газификация и удаление всех атомов органического полимера за исключением атомов углерода. Образовавшиеся углеродные волокна состоят из фрагментов полициклических ароматических молекул, имеющих плоскую шестиугольную сотовую структуру.Fiber based on PAN fiber, heat-treated at t = 3000 ° C, is obtained from polyacrylonitrile carbon fibers, which are heated in air to a temperature of 200-300 ° C. During this process, the carbon fibers are partially oxidized. Then the oxidized fibers are subjected to high-temperature heating up to 3000 ° C, which leads to carbonization or graphitization of the fibers. Oxidation in air gives the fibers fire resistance due to partial dehydrogenation or oxidation, intermolecular crosslinking and other processes. This increases the resistance of the fibers to melting when heated and inhibits excessive removal of carbon atoms. During carbonization, as the temperature rises, gasification occurs and all atoms of the organic polymer are removed with the exception of carbon atoms. The resulting carbon fibers are composed of fragments of polycyclic aromatic molecules with a flat hexagonal honeycomb structure.
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 980°С в электропечи с выдержкой не менее 1 часа. После обжига определялись следующие показатели образцов: средняя плотность, водопоглощение по ГОСТ 7025-91. Результаты представлены в таблице 3.Samples of bricks, hand-molded in molds with dimensions 160 × 40 × 40 mm, were dried at a temperature of plus 100 ° C to a humidity of 4-6% and fired at a maximum temperature of plus 980 ° C in an electric furnace with an exposure time of at least 1 hour. After firing, the following parameters of the samples were determined: average density, water absorption according to GOST 7025-91. The results are shown in Table 3.
Анализ результатов, приведенных в таблице, свидетельствует о том, что введение в состав керамической массы фибры на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°C, в сочетании со стеклянными микросферами приводит к более интенсивному образованию жидкой фазы в керамическом кирпиче, что способствует перераспределению пористости в сторону образования изолированных микропор и, соответственно, к снижению водопоглощения по сравнению со значением водопоглощения, достигаемым прототипом. При использовании в качестве отощителя гранулированного доменного шлака и фибры на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°С, наблюдается попутный эффект снижения усадки и повышения трещиностойкости образцов при сушке, что приводит к оптимизации технологического процесса.The analysis of the results given in the table indicates that the introduction into the composition of the ceramic mass of fiber based on PAN fiber heat treated at t = 3000 ° C, in combination with glass microspheres leads to a more intense formation of a liquid phase in the ceramic brick, which contributes to redistribution of porosity towards the formation of isolated micropores and, accordingly, to a decrease in water absorption in comparison with the value of water absorption achieved by the prototype. When granulated blast-furnace slag and fiber based on PAN fiber, heat-treated at t = 3000 ° C, are used as a weaker, there is a concomitant effect of reducing shrinkage and increasing crack resistance of the samples during drying, which leads to optimization of the technological process.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143453A RU2729475C1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Mixture for making ceramic brick |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143453A RU2729475C1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Mixture for making ceramic brick |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2729475C1 true RU2729475C1 (en) | 2020-08-07 |
Family
ID=72085624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019143453A RU2729475C1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Mixture for making ceramic brick |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2729475C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1780276C (en) * | 1989-12-05 | 1995-03-27 | Нестеренко Валерий Владимирович | Mass for article of building ceramics, mainly for large-sized ones |
| RU2251540C1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-05-10 | Галаган Константин Викторович | Foam-ceramic items production method |
| RU2412131C1 (en) * | 2009-11-23 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Mixture for making ceramic bricks |
| US8603239B2 (en) * | 2000-03-14 | 2013-12-10 | James Hardie Technology Limited | Fiber cement building materials with low density additives |
| RU2668599C1 (en) * | 2017-08-01 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Composite ceramic mixture |
-
2019
- 2019-12-19 RU RU2019143453A patent/RU2729475C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1780276C (en) * | 1989-12-05 | 1995-03-27 | Нестеренко Валерий Владимирович | Mass for article of building ceramics, mainly for large-sized ones |
| US8603239B2 (en) * | 2000-03-14 | 2013-12-10 | James Hardie Technology Limited | Fiber cement building materials with low density additives |
| RU2251540C1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-05-10 | Галаган Константин Викторович | Foam-ceramic items production method |
| RU2412131C1 (en) * | 2009-11-23 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Mixture for making ceramic bricks |
| RU2668599C1 (en) * | 2017-08-01 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Composite ceramic mixture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2333176C1 (en) | Method for obtaining construction material | |
| DE102010009144B4 (en) | Heat-insulating refractory molding | |
| Phonphuak et al. | Effects of charcoal on physical and mechanical properties of fired test briquettes | |
| US20140302979A1 (en) | Porous Ceramic And Method For Producing Same | |
| CN112573900A (en) | Recycling method of casting dust and sludge | |
| Islam et al. | Effect of soda lime silica glass waste on the basic properties of clay aggregate | |
| RU2412131C1 (en) | Mixture for making ceramic bricks | |
| CN1559985A (en) | Light fire resisting brick of iolite-mulbite and preparation process thereby | |
| RU2354625C1 (en) | Light-tone ceramic paste for facing brick | |
| RU2729475C1 (en) | Mixture for making ceramic brick | |
| CN106747620A (en) | A kind of low energy consumption sintering seepage brick and its manufacture method | |
| RU2332386C2 (en) | Furnace burden for firebrick production | |
| CN1378999A (en) | Expanded silicate building material and manufacturing method thereof | |
| JP5927121B2 (en) | Porous ceramic sintered body and method for producing the same | |
| RU2668599C1 (en) | Composite ceramic mixture | |
| Odewole | Properties of glass-ceramics foam based on granite dust-clay-maize cob composite as a sustainable building material | |
| RU2720340C1 (en) | Composite ceramic mixture | |
| RU2816936C1 (en) | Ceramic mixture for making bricks | |
| RU2426707C1 (en) | Heat insulation mass | |
| Utegenovaa et al. | Physico-mechanical properties of ceramics based on aluminosilicates modified by metallurgical waste | |
| RU2843326C1 (en) | Method of producing ash ceramic articles | |
| RU2309132C2 (en) | Heat-resistant concrete mix | |
| RU2798996C1 (en) | Ceramic mass for manufacturing ceramic bricks | |
| RU2824955C1 (en) | Heat-resistant concrete | |
| RU2433980C1 (en) | Ceramic mass of light tone for facing brick |