Керамическая масса

во СССР1977.СССРО, 1979. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Государственный научновательский институт строитриалов и изделий(57) Изобретение относится к технологии керамики и огнеупоров, в частности к технологии производства керамических плиток для полов. Цель изобретения - повышение прочности приизгибе, сопротивления удару и снижение истираемости; Для чего в качестве марганецсодержащей добавки массасодержит тефроитовый минерал или пы"левидные отходы ферросплавного производства с содержанием тефроитовогоминерала не менее 60% при следующемсоотношении компонентов, мас.%: глина 86-92, тефроитовый минерал илипылевидные отходы ферросплавного производства с содержанием тефроитовогоминерала не,менее 60% 8-14. 2 табл.1362728 10 Изобретение относится к технологиикерамики и огнеупоров, а именно к технологии производства керамическихплиток для полов.Цель изобретения - повышение прочности при изгибе сопротивления ударуи снижение истираемости изделий.Для приготовления керамическоймассы использовали глину огнеупорнуюВеселовского месторождения,Тефроитовый минерал представляетсобой твердый раствор 2 МпО ЯО и2 СаО ЯО с небольшим количеством2(Мц, Ге)О ВО , принадлежит к группе оливина, является типичным ортосиликатом. Цвет серый, красноватобурый, иногда черный (частично окис"ленных разновидностей). Твердость5,5-б,О. Спайнрсть ясная по (010) инесовершенная по (100). Удельный вес3,9-4,1. В НС 1 разлагается с образованием студенистого кремнезема. Этотипичный магматический минерал, образующийся в связи с кристаллизациейосновных и ультраосновных пород.Встречается в Седельниковском место-.рождении родонита на Среднем Урале,в Чиатурском марганцевом месторожденииТефроитовый минерал можно вводитьв виде природных образований илитехногенного компонента с содержанием тефроитового минерала не менееб 0%. Наиболее перспективным является ввод этого компонента в виде отходов промышленности, например пылигазоочистки ферромарганцевого производства, Это экономически выгодно ицелесообразно, способствует расширению сырьевой базы промышленности строительных материалов, повышению качества выпускаемых изделий, Кроме того, данный отход является материалом,не требующим (в отличие от известныхплавней) дополнительного измельчения.Остаток на сите О,Об составляет 2%.Высокая удельная поверхность матерлала обеспечивает, в свою очередь, повышенную реакционную способность массы при обжиге. Кроме того,.при приготовлении таких масс экономитсячасть электроэнергии, идущей на помол компонентов, что делает процессэкономически выгодным и техническицелесообразным.Химический и минералогическийсостав используемых добавок представлен в табл. 1. Тефроитовый минерал отличается от шлака силикомарганца повьппенным содержанием оксидов железа, марганца (53,5 против 52 при максималь- ном содержании МпО, но поскольку в шлаке силикомарганца оно колеблется в широком интервале, то разница вего содержании будет значительной),пониженным содержанием оксида магния. Природный минерал характеризуется отсутствием оксида алюминия, сернистого ангидрида, а шлак силикомарганца - оксида железа.Пыли газоочистки отличаются от шлака силикомарганца пониженным содержанием оксидов магния, алюминия, наличием оксидов железа, калия, натрия, серы, фосфора, углерода.Показанные различия в химико-минералогическом составе тефроитосодержащего материала и шлака силикомарганца определяют различные механизмы спекания масс.В известной массе шлак силикомарганца не образовывает легкоплавких эвтектик, а является легкоплавким компонентом, образующим жидкую фазу. В предлагаемой массе тефроитовый минерал влияет в основном на кристаллизационную структуру изделия, увеличивает количество стеклофазы, в известной шлак силикомарганца влияет на количество и состав стеклофазы, снижая муллитообразование, Наличие в шлаках сульфатов природных металлов, в частности марганца, способствует каталитическому ускорению кристаллизации шлаковых стекол с образованием прочной меллитовой структуры.Таким образом прочность черепка на основе известной массы обеспечивается не его кристаллизационной структурой, а, в основном, стеклофазой. Как известно, стеклофаэа характеризуется хрупкостью, чувствительностью к удару. Этим и объясняется повышение сопротивления удару, плотности и уменьшение истираемости предлагаемой массы по сравнению с известной. Различие механизмов спекания предлагаемой и известной масс подтверждает также и стабильность физико-механических показателей изделий на ос 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нове известной массы при таком нестабильном химическом составе силвкомарганцевого шлака (разброс поМпО составляет 52 , от О до 52 ), чтоневозможно при активном влиянии пос1362728 Технико-экономическая эффекчивность использования предлагаемого изобретения в промышленности опреде- бБ ляется повышением эксплуатационных"свойств, срока службы керамических плиток для полов, .а также использованием отходов, загрязняющих окружающую среду. леднего на кристаллизационную структуру изделия.В предлагаемой массе тефроитовыйминерал способствует образованию силикатного расплава, количество которого возрастает в широком временном итемпературном интервале, в известнойсиликатный расплав представлен непосредственно шлаком силикомарганца,имеет узкий временной и температурныйинтервал, что снижает устойчивостьизделий к деформации в процессе обжига,При получении плиток для полов изпредлагаемой массы с введением тефроитового минерала повьшение прочности и плотности, сопротивления удару, уменьшение истираемости изделийдостигается в результате совершенствования параметров структуры вследствие увеличения потенциала спеканияи интенсификации фазовых превращений. С точки зрения электронной теории спекания тефроитовый минерал является сильным активатором спекания.Он обеспечивает понижение свободнойэнергии спекаемой системы за счетусиления локализации электронов наповерхности частиц дисперсной фазыи на контактных участках. Тефроитовый минерал является как сильным акцептором электронов, так и веществом,способствующим образованию легкоплавких эвтектик, что обуславливает образование силикатного расплава на50-70 С ниже, чем в известной массе.Этот расплав обладает также большейрастворяющей способностью по отношению к А 1 0 , в результате чего врасплаве наряду с комплексами образуются комплексы ЯЗ.-О-А 1 и А 1-О-А 1,Ь первых алюминий находится в чет-верной координации, а во вторых -шестерной, Наличие большего количества связей Бд-А 1 и А 1-0-А 1 в расплаве предлагаемой массы приводит кболее интенсивному образованию муллита с большей степенью морфологического совершества. При этом образуются дендритные сростки муллита, повышающие ударную вязкость черепка.Увеличение прочности и плотностиизделий обусловлено фазовыми превращениями, а также количественным соотношением кристаллической, стекловидной и аморфной фаз, Вследствие не-.значительного содержания плавней визвестной крупные поры не заполняются расплавом, поэтому обожженные изделия имеют более низкую плотность.Повышение плотности изделий на основе предлагаемого состава обеспечивается за счет увеличения количества жидкой фазы, а также за счет того, что введение тефроитового минерала исключает возможность кристаллизации кристабаллита из аморфного кремнезема, а следовательно, в материалене образуются крупные проницаемыепоры.Снижение истираемости плиток для 1 б полов на основе предлагаемой массыдостигается за счет совершенствования параметров кристаллизационнойструктуры изделий, а также за счетуменьшения открытой пористости и уве личения закрытой, что свидетельствуето росте числа контактов частиц дисперсной фазы и большей степени развития стеклофазы. 25 Керамические массы готовят в соотоветствии с современной технологиейстроительной керамики. Веселовскуюглину и тефроитсодержащий материалраспускают в пропеллернои мешалке, 30 Шликер подвергают интенсивной сушке иполучают пресс-порошок с остаточнойвлажностью 77 Из порошка полусухимпрессованием при удельном давлении24 ИПа получают плитки размером150 х 150 х 11 мм, которые сушат до остаточной влажности 0,5 Е и обжигают вконвейерной печи на газовой подушкев течение 2 ч при максимальной темопературе 1200 С или в туннельной пе чи в течение 48 ч при максимальнойотемпературе 1150 С с выдержкой 2 ч.В табл. 2 представлены примерысоставов керамических масс и свойства изделий.4 В Как следует из данных таблицы,предлагаемая керамическая масса посравнению с известной позволяет существенно снизить истираемость изде,лий, повысить их прочность, плотносТьб 0 и сопротивление удару.5 136272Формула изобретения 10 Таблица 1 Химический состав сырья-добавок Сырье МдО А 1 О БО пО Са лак силикомаранца (прототип 0,3 52 2-33 2"39 8-2-48 Тефроитовыйминерал 53,5 8,8 Пыль газоочист ки агломерации,33 2,90 2,90 2 у 0 Пыль газоочис ки производст ферромарганца 0 3 15,0 2 одолжение табл. Содержание оксидов,7,ырь еО КО+ +На.п,п,Шлак скликомар- ганца (прототип) Тефроитовыйминерал Пыль гаэоочис ки агломераци 5,4 0,6 2,4 5,2 1,5,8 4,0 4,0 5,7 Керамическая масса, включающая глину и марганецсодержащую добавку, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности при изгибе, сопротивления удару и снижения истираемости, она в качестве марга- нецсодержащей добавки содержит тефроитовый минерал или пылевидные отходы ферросплавного производства с содержанием тефроитового минерала не Пыль газоочист- ки производства ферромарганца 4,5 менее 60% при следующем соотношении компонентов, мас.%:Глина 86-92Тефроитовый минерал или пылевидные отходыферросплавногопроизводствас содержаниемтефроитового минерала не менее60% 8-14 Содержание оксидов, %362728 Таблица 2 Состав и свойства изделий Содераание компонентов, 2 Сост Пыль ПыльгазоочистШлаксилиа ВГО Прочностьпри изгибе, ИПа Плотность,г/см Истнраемость11 роиэв.-полигр. пр-тие, г.Ужгород, ул. Проектная,содерваннем тефро- итовосодерианием тефроитово Тефроитовыйминерал100 т содерианием тефро- итовоСвойства изделий при обииге в цечах на газовой подушке 2,33 3 06 12 2,41 О 04 17 244 0,03 8 2,46 0,03 19