Способ изготовления стеновых керамических изделий
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве пустотело-пористых керамических кирпичей, камней, блоков и т.д. Техническим результатом изобретения является усовершенствование способа изготовления стеновых керамических изделий для обеспечения возможности обеспечить возможность извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом и использования его в последующем цикле технологического процесса. Способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление сырьевой шихты, введения в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг. В качестве порообразователя в сырьевую шихту вводят твердые парафины при соотношении компонентов, мас.%: твердые парафины - 5,0-50,0; сырьевая шихта - остальное. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве пустотело-пористых керамических кирпичей, камней, блоков и т.д.
При производстве пустотело-пористых керамических изделий, как правило, в сырьевую шихту вводят порообразователи растительного или искусственного происхождения, которые удаляются из массы отформованных изделий во время обжига путем выжигания указанных наполнителей. В результате происходит полная потеря порообразователя и необходимость его приобретения для следующих циклов производства, что повышает материальные затраты.
Так известен способ изготовления стеновых керамических изделий (патент Российской Федерации №2087449, МКИ: С04В 38/06, приоритет от 09.01.1992 г.), включающий приготовление сырьевой шихты из глины, аргиллита и отработанной смазочно-охлаждающей жидкости, пластическое формование изделий, сушку и обжиг, при этом в сырьевую шихту дополнительно вводят порообразовательный наполнитель в виде измельченных стеблей хлопчатника. Суглинок пропускают через валовые дробилки, аргиллит измельчают на молотковых дробилках. В первом смесителе сырьевую шихту перемешивают с первичным увлажнением и добавляют измельченные стебли хлопчатника. Полученную массу перемешивают и подают в другой смеситель, увлажняют раствором смазочно-охлаждающей жидкости и подают в пресс, в котором выполняют пластическое формование изделий, которые подвергают сушке с последующим обжигом. Способ позволяет получать пористые керамические изделия с повышенной механической прочностью на сжатие.
Общими признаками известного способа и заявляемого решения является приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг.
Известный способ позволяет изготавливать пористые керамические изделия с повышенной механической прочностью на сжатие, однако во время обжига изделий стебли хлопчатника, используемые в качестве порообразователя, полностью выгорают и для последующего технологического цикла необходимо вводить новый порообразователь.
В качестве прототипа выбран способ изготовления стеновых керамических изделий по патенту Российской Федерации №2240294, МКИ: С04 В38/06, приоритет от 14.02.2003 г., включающий приготовление сырьевой шихты, введение в шихту порообразовательного наполнителя в виде шелухи гречихи в количестве 20-56% объема шихты, обработанной 10% раствором подмыльной щелочи, пластическое формование, сушку и обжиг. В шихту дополнительно вводят подмыльную щелочь в количестве 1,3-1,7 массы глины. Шелуху гречихи предварительно выдерживают в емкости с 10% раствором подмыльной щелочи в течение 24-48 часов с периодическим перемешиванием для равномерного пропитывания. После этого шелуху гречихи удаляют из емкости и выдерживают в течение 12-24 часов на ситах при температуре 35-80°С. Затем в шихту вводят подмыльную щелочь и выгорающую активированную добавку в виде шелухи гречихи. Смесь увлажняют до формовочной влажности 18-20%, перемешивают, выдерживают в течение 72 часов и формуют изделия, которые сушат и обжигают. Способ позволяет получать пустотело-пористые керамические кирпичи с повышенной плотностью.
Общими признаками способа по прототипу и заявляемого решения является приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг.
Способ изготовления стеновых керамических изделий по прототипу позволяет получать пустотело-пористые керамические кирпичи с повышенной плотностью, однако во время обжига порообразователь, в качестве которого используют шелуху гречихи, полностью выгорает, что не позволяет использовать его повторно.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа изготовления стеновых керамических изделий путем выбора технологических операций и их режима, подбора компонентов и их количественного соотношения с тем, чтобы обеспечить возможность извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом, что позволяет использовать порообразователь в последующем цикле технологического процесса.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления стеновых керамических изделий, включающем приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг, в соответствии с изобретением в качестве порообразователя в сырьевую шихту вводят твердые парафины при соотношении компонентов, мас.%:
твердые парафины | 5,0-50,0 |
сырьевая шихта | остальное, |
а перед обжигом высушенные изделия подвергают термической обработке в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа с отбиранием выкипающих твердых парафинов.
Перечисленные признаки являются существенными признаками изобретения и обеспечивают достижение технического результата - возможности извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом.
Целесообразно твердые парафины вводить в измельченном или в расплавленном виде в смеси твердых парафинов разных марок.
Причинно-следственная связь существенных признаков изобретения и достигаемого технического результата заключается в следующем. Особенностью способа изготовления стеновых керамических изделий является использование твердых парафинов в качестве порообразователя в массе сырьевой шихты. Физические свойства твердых парафинов, в частности перегонка (выкипание) их под действием высокой температуры, позволяет во время термической обработки отформованных и высушенных изделий отделять твердые парафины от массы изделий. Согласно с данными межгосударственного стандарта (ГОСТ 23683-89), из ряда твердых парафинов, которые целесообразно использовать в качестве порообразователя, наиболее высокотемпературным для перегонки является твердый парафин марки "С ОКП 02551103 21", 97% которого выкипает при температуре 460°С. Другие марки твердого парафина, которые целесообразно использовать, например так называемый бытовой парафин, начинают выкипать при сравнительно низких температурах, начиная от 150°С. Остаток невыкипивших при термической обработке парафинов выгорает во время обжига. Пары перегоняющихся твердых парафинов являются взрывоопасными, потому их извлечение из массы изделий во время термической обработки необходимо выполнять в среде инертного газа. Отличительные признаки заявляемого решения, а именно введение в сырьевую шихту в качестве порообразователя твердых парафинов при соотношении компонентов, мас.%:
твердые парафины | 5,0-50,0 |
сырьевая шихта | остальное, |
а также термическая обработка высушенных изделий перед обжигом в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа с отбиранием выкипающих твердых парафинов, вместе с существенными признаками, общими с прототипом, обеспечивают возможность извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом. Количественное соотношение твердых парафинов и сырьевой шихты, а также пределы температурно-временного режима заявляемого способа, определены экспериментальным путем и являются оптимальными для достижения технического результата. Таким образом, существенные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.
Способ изготовления стеновых керамических изделий включает приготовление сырьевой шихты, введение в сырьевую шихту порообразователя в виде твердых парафинов при соотношении компонентов, мас.%:
твердые парафины | 5,0-50,0 |
сырьевая шихта | остальное, |
пластическое формование изделий, сушку и обжиг, при этом перед обжигом высушенные изделия подвергают термической обработке в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа с отбиранием выкипающих твердых парафинов.
Способ осуществляют таким образом. Готовят керамическую сырьевую шихту с введением наполнителей и перемешиванием в первом смесителе, после чего подают указанную шихту в другой смеситель, где вводят в нее твердый парафин или смесь твердых парафинов разных марок, в измельченном или расплавленном виде в количестве 5,0-50,0% объема сырьевой шихты и тщательно перемешивают до образования однородной массы. Из полученной массы формуют изделия, которые направляют в сушилку. Сушат отформованные изделия по известным технологиям при известных параметрах сушки. Высушенные изделия подвергают термической обработке в специальной камере в течение 60-120 минут при температуре 150-460°С в среде инертного газа, в качестве которого может быть CO2, N2, а также топочный газ, что необходимо в силу взрывоопасности парафиновых паров. После этого изделия направляют на обжиг. Во время термической обработки перед обжигом под действием высокой температуры из массы изделий происходит перегонка (выкипание) твердых парафинов, которые отбирают и направляют на последующий технологический цикл.
Ниже приводится таблица, в которой представлены примеры конкретного выполнения способа изготовления стеновых керамических изделий при введении в сырьевую шихту порообразователя в виде смеси измельченных твердых парафинов разных марок с указанием количества отобранного порообразователя для последующего использования.
№ | Количество введенного порообразователя относительно объема сырьевой шихты, % | Температура термической обработки отформованных и высушенных изделий перед обжигом, °С | Время термической обработки отформованных и высушенных изделий перед обжигом, мин | Количество порообразователя, отобранного во время термической обработки изделий перед обжигом для последующего использования относительно введенного, % |
1. | 5,0 | 150 | 60 | 60 |
90 | 80 | |||
120 | 90 | |||
300 | 60 | 92 | ||
90 | 93 | |||
120 | 94 | |||
460 | 60 | 95 | ||
90 | 96 | |||
120 | 97 | |||
2. | 25,0 | 150 | 60 | 55 |
90 | 75 | |||
120 | 85 | |||
300 | 60 | 88 | ||
90 | 89 | |||
120 | 90 | |||
460 | 60 | 92 | ||
90 | 93 | |||
120 | 95 | |||
3. | 50,0 | 150 | 60 | 50 |
90 | 70 | |||
120 | 80 | |||
300 | 60 | 85 | ||
90 | 90 | |||
120 | 95 | |||
460 | 60 | 85 | ||
90 | 91 | |||
120 | 96 |
Как видно из табличных данных, заявляемый способ изготовления стеновых керамических изделий дает возможность отобрать значительное количество порообразователя для повторного использования. Предложенный способ позволяет изготавливать пустотело-пористые керамические строительные изделия с повышенной плотностью, а введение в шихту в качестве порообразовательного наполнителя твердых парафинов обеспечивает возможность извлечения порообразователя из массы отформованного и высушенного изделия перед обжигом с использованием порообразователя в последующих циклах технологического процесса.
Предлагаемый способ можно также использовать при изготовлении пористого бетона. Для этого твердый парафин вводят в бетонную шихту (жидкую бетонную смесь) в таком же процентном соотношении с бетонной шихтой, как и с керамической, указанной выше, перемешивают и формуют в формах или в экструдере с получением изделий, которые подвергают термической обработке в автоклаве перегретым паром.
1. Способ изготовления стеновых керамических изделий, включающий приготовление сырьевой шихты, введения в сырьевую шихту порообразователя, пластическое формование изделий, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в качестве порообразователя в сырьевую шихту вводят твердые парафины при соотношении компонентов, мас.%:
твердые парафины | 5,0-50,0 |
сырьевая шихта | остальное, |
а перед обжигом высушенные изделия подвергают термической обработке в течение 60-120 мин при температуре 150-460°С в среде инертного газа с отбиранием выкипающих твердых парафинов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые парафины вводят в измельченном или в расплавленном виде смеси твердых парафинов разных марок.