Керамическая масса
Владельцы патента RU 2422399:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве керамических облицовочных материалов. Техническим результатом является повышение прочности при изгибе изделий. Керамическая масса содержит глинистый компонент, отработанную формовочную смесь литейного производства, бой литейных керамических форм, шламы газоочистки литейного производства и стеклобой, при следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонит - 10-15; отработанная формовочная смесь литейного производства - 40-45; шламы газоочистки литейного производства - 17-20; бой литейных керамических форм - 3-5; стеклобой - 25-20. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы в производстве керамических облицовочных материалов.
Известна керамическая масса для изготовления облицовочной плитки, содержащая глину (10-20 мас.%), стеклобой (5-6 мас.%), отработанную формовочную смесь литейного производства (55-65 мас.%), жженую известь (5-6 мас.%), мел (5-6 мас.%), жидкое стекло (5-12 мас.%) (Пат. РФ №2304125, МПК C04B 33/132, от 5.04.2006, опубл. 10.08.2007 г.).
Недостатком известного состава является недостаточная прочность при изгибе (30-35 МПа).
Наиболее близким к заявляемому составу является керамическая масса для производства облицовочных плиток. Керамическая масса содержит компоненты в следующих соотношениях (мас.%):
Глина | 30-40 |
Отработанная формовочная смесь литейного производства | 46-54 |
Известь | 8-12 |
Пыль электрофильтров вращающихся печей цементной | |
промышленности | 4-6 |
(Пат. РФ №2307103, МПК C04B 33/132, от 17.04.2006, опубл. 27.09.2007 г.).
Недостатком наиболее близкой к заявляемому известной керамической массы является недостаточная прочность при изгибе керамической облицовочной плитки (30-40 МПа).
Задачей предлагаемой керамической массы является получение облицовочных керамических материалов с существенно более высокими физико-техническими свойствами, а именно прочностью при изгибе.
В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.
Существенные признаки изобретения заключаются в том, керамическая масса, содержащая глинистый компонент и отработанную формовочную смесь литейного производства, дополнительно содержит бой литейных керамических форм, шламы газоочистки литейного производства и стеклобой при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бентонит | 10-15 |
Отработанная формовочная смесь | |
литейного производства | 40-45 |
Шламы газоочистки литейного производства | 17-20 |
Бой литейных керамических форм | 3-5 |
Стеклобой | 25-20 |
Соотношение свободного кремнезема (SiO2) к сумме плавней в общем составе массы составляет от 3 до 4.
Минералогически бой литейных керамических форм представлен в основном β-кварцем (90%) с примесью кристобалита (6%). Шламы газоочистки литейного производства представлены в основном магнетитом (40-45%) и β-кварцем (35-45%). Содержание в шламах газоочистки оксида железа в форме магнетита делает этот отход литейного производства эффективным плавнем, обеспечивающим оптимальное соотношение SiO2/сумма плавней от 3 до 4 при условии его введения в состав массы от 17 до 20%, при этом облицовочная плитка имеет максимальные значения по прочности при изгибе. Увеличение содержания шлама до 21 мас.% приводит к переизбытку жидкой фазы (плавней), что отражается на некотором падении этого показателя.
Бой литейных керамических форм являются скелетообразующим элементом и их функция может быть определена как дисперсноупрочняющая добавка, приводящая к существенному повышению прочности при изгибе. Оптимальное количество боя литейных керамических форм, соответствующее 3-5 мас.%, обеспечивает сбалансированную структуру дисперсно-упрочненного композиционного материала с наилучшими показателями. Добавка стеклобоя в керамическую массу способствует снижению температуры плавления жидкой фазы.
Керамическая масса для облицовочной плитки реализуется следующим образом. Компоненты керамической массы в соответствии с заявляемым составом измельчаются в шаровых мельницах мокрого помола до остатка на сите №0063 2-4%. Далее смесь подвергается сушке в распылительных сушилках до остаточной влажности 6-7%. Высушенная смесь прессуется при удельном давлении прессования 30 МПа, подвергается скоростному обжигу при температуре 950-980°С.
Составы заявляемой керамической массы для облицовочной плитки, а также показатель прочности при изгибе в сравнении с прототипом представлены в таблице 1. Анализ данных табл.1 свидетельствует о преимуществе заявляемого состава в сравнении с прототипом в части достижения более высоких значений прочности при изгибе.
Таблица 1 | |||||
Составы масс и показатели качества | |||||
Компоненты керамической массы, показатели прочности при изгибе, МПа | Состав, мас.% и соотношение свободного SiO2/сумме плавней | ||||
SiO2/сумма плавней 2,5 | SiO2/сумма плавней 3 | SiO2/сумма плавней 4 | SiO2/сумма плавней 4,5 | Прототип | |
Глинистый компонент (бентонит) | 10 | 10 | 15 | 10 | 30-40 |
Отработанная формовочная смесь литейного производства | 37 | 40 | 45 | 48 | 46-54 |
Стеклобой | 30 | 25 | 20 | 20 | - |
Шламы газоочистки литейного производства | 21 | 20 | 17 | 16 | - |
Бой литейных керамических форм | 2 | 5 | 3 | 6 | - |
Известь | - | - | - | - | 8-12 |
Пыль электрофильтров вращающихся печей цементной промышленности | - | - | - | - | 4-6 |
Прочность при изгибе, МПа | 72 | 78 | 76 | 69 | 50 |
1. Керамическая масса, содержащая глинистый компонент и отработанную формовочную смесь литейного производства, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бой литейных керамических форм, шламы газоочистки литейного производства и стеклобой, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
бентонит | 10-15 |
отработанная формовочная смесь литейного производства | 40-45 |
шламы газоочистки литейного производства | 17-20 |
бой литейных керамических форм | 3-5 |
стеклобой | 25-20 |
2. Керамическая масса по п.1, отличающаяся тем, что соотношение свободного кремнезема (SiO2) к сумме плавней в общем составе массы составляет от 3 до 4.