Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ СУЛЬФАТНЫХ ВЫСОЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБЛИЦОВОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ СУЛЬФАТНЫХ ВЫСОЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБЛИЦОВОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ СУЛЬФАТНЫХ ВЫСОЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБЛИЦОВОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству керамических кирпича, камней, блоков, черепицы, плитки, и позволяет полностью устранить высолы на поверхности облицовочных изделий. Способ заключается в том, что в сырьевую шихту вводят высокоглиноземистый цемент в количестве 0,5 - 2,0 мас.% от массы шихты или 100 - 200 % от содержания SO3 в шихте, формуют заготовки, сушат и обжигают. 3 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2119468
Класс(ы) патента: C04B33/08
Номер заявки: 96113266/03
Дата подачи заявки: 02.07.1996
Дата публикации: 27.09.1998
Заявитель(и): Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Автор(ы): Чумаченко Н.Г.; Арбузов П.А.
Патентообладатель(и): Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Описание изобретения: Изобретение относится к промышленности строительных материалов и позволяет получать керамические изделия (керамические кирпич, камни, блоки, черепицу, плитку) преимущественно на основе красножгущихся глин.
Одним из основных источников образования высолов на поверхности керамических изделий являются растворимые сульфатные соли в составе формовочной массы. В процессе сушки водорастворимые соли выносятся влагой на поверхность сырца, где и отлагаются. При обжиге они закрепляются на поверхности и становятся заметными на фоне естественной окраски черепка в виде белых и цветных пятен, делая лицевые поверхности изделий неоднотонными.
Известен способ устранения сульфатных высолов [1], предусматривающий введение добавки тонкомолотого кварцевополевошпатового песка, измельченного в вибромельнице, в количестве 10-15% совместно с угольной пылью (6-7 мас.%) или без нее.
Недостатки данного способа: не обеспечивает полного устранения высолов, а только уменьшает их; имеет ограниченную область применения только для лессов и лессовидных пород.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ предотвращения сульфатных высолов за счет введения в шихту соединений бария (прототип) [2], связывающих содержащиеся в формовочной массе растворимые сульфатные соли в нерастворимую соль сернокислого бария.
В качестве барийсодержащих добавок применяют разные соединения: BaCO3, Ba(HCO3)2, Ba(OH)2 · 8H2O, BaCl2 · 2H2O, BaF2 и др., которые в формовочную массу вводятся в виде сухого порошка или в виде суспензий с водой затворения. Лучшие результаты получены при введении добавки в виде тонкой однородной суспензии [3] . Барийсодержащие добавки взаимодействуют с растворимыми солями, например, по следующим реакциям:
CaSO4 + BaCO3 _______→ BaSO4 + CaCO3 (1)
CaSO4+ Ba(OH)2·8H2O __→ BaSO4+ Ca(OH)2 +8H2O (2)
CaSO4+ BaCl2·2H2O __→ BaSO4+ CaCl2+ 2H2O (3)
CaSO4 + BaF _________→ BaSO4 + CaF2 (4)
Образование в ходе реакций новых растворимых соединений [Ca(OH)2, CaCl2, CaF2] не гарантирует отсутствие высолов на поверхности обожженных керамических изделий.
В присутствии CaCO3 в глиномассе может происходить следующая обменная реакция с образованием BaCO3:

При этом BaCO3 может сплавиться с черепком, а CaSO4 - образовать высолы на обоженном кирпиче. Следовательно, введение солей бария в глины с высоким содержанием карбонатов нецелесообразно.
Общим недостатками данного способа являются: ограниченная область применения, т. к. добавка солей бария не дает должного эффекта для глинистых пород с большим содержанием карбоната кальция [2, 4, 5]; имеется вторичное загрязнение окружающей среды при обжиге за счет диссоциации, например, CaCl2, CaF2 (3,4) и выделения хлоридов и фторидов; возможно образование вторичных высолов за счет образования новых растворимых соединений, например, Ca(OH)2 (2).
Кроме того, разные способы введения добавок имеют свои недостатки: при использовании сухого порошка не достигается равномерно его распределение в массе, что приводит к образованию местных высолов на поверхности изделий или к перерасходу добавки; при введении добавки в виде суспензии осложняется технология за счет дополнительного приготовления ее и стабилизации.
Целью изобретения является полное устранение высолов на керамических облицовочных изделиях, изготовленных из формовочной массы, содержащей соли растворимых сульфатов, на основе любого глинистого сырья.
Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем введение в шихту добавки, связывающей содержащиеся в формовочной массе растворимые сульфатные соли в нерастворимые соединения, формование, сушку и обжиг, в качестве добавки используют высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) в количестве 0,5 - 2,0 мас.% от массы шихты (глины, глиносодержащего сырья или смеси глиносодержащего сырья и отощителя).
Устранение высолов обеспечивается за счет следующих факторов. Растворимые соли сульфатов в воде диссоциируют, например, на CaSO4 _____→ Ca2+ + SO24- . ВГЦ содержит активные клинкерные минералы - алюминаты кальция (CaO·Al2O3, CaO·2Al2O3), которые при гидратации за короткий промежуток времени образуют положительно заряженные мицеллы гидроалюминатов кальция. Ионы SO24- взаимодействуют в формовочной массе с гидроалюминатами кальция при обычной температуре с образованием нерастворимого гидросульфоалюмината кальция, например, по реакции [6]:

Взаимодействуя таким образом с растворимыми сульфатами, гидроалюминаты будут задерживать соли во внутренних слоях изделий, не допуская образования высолов на поверхности. С учетом молекулярных масс взаимодействующих по реакции (6) компонентов - 201 и 288, для образования гидросульфоалюмината кальция, содержание вводимых алюминатов должно приближаться к содержанию в шихте. В ходе этой реакции не образуются новые растворимые соединения - источники вторичных высолов. Побочным продуктом является аморфный Al(OH)3, который улучшает технологические параметры за счет расширения интервала спекания.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного введением нового компонента ВГЦ. Признаки заявляемого решения не совпадают с признаками известного решения (табл. 1). Благодаря отличиям решения достигается новый положительный эффект, выраженный в полном устранении высолов на поверхности керамических облицовочных изделий, изготовленных из любого глинистого сырья.
Способ осуществляется следующим образом.
Из глины, глиносодержащего сырья или смеси глиносодержащего сырья и отощителя готовят шихту, вводя в нее технологическую добавку ВГЦ, перерабатывают ее по традиционной технологии и способом пластического формования готовят, например, кирпич, сушат его и обжигают.
Примеры экспериментальной проверки.
Пример 1.
На Чапаевском кирпичном заводе Самарской обл. изготавливают лицевой керамический кирпич из шихты следующего состава, мас.%:
78% - беложгущейся глины (г. Чапаевск);
22% - красножгущейся глины Воздвиженского месторождения.
Обе глины имеют значительное содержание карбонатов, содержание которых подтверждается интенсивным вскипанием при действии HCl. На поверхности кирпича имеются высолы за счет наличия сульфатов в сырьевой шихте. Химические составы сырьевых компонентов приведены в табл. 2. Общее содержание сульфатов в пересчете на SO3 в шихте составляет ≈ 1%. В сырьевую шихту заводского состава вводили ВГЦ Подольского завода марки 400 в количестве от 0,5 до 3% от массы шихты. Шихту тщательно перемешивали, увлажняли до формовочной влажности, и, после суточного вылеживания, формовали пластическим способом образцы - плиточки размеров 60x30x10 мм. После сушки в естественных условиях образцы обжигали в лабораторной электрической печи (в окислительной среде) при температуре 950oC. Режим обжига: подъем температуры - 7 ч, выдержка при максимальной температуре - 1 ч, охлаждение до 50oC - 15 ч. Анализ высолов после обжига проводили визуально. В табл. 3 приведены показатели степени устранения высолов на поверхности в зависимости от состава. Как видно из таблицы, при введении 1-3% ВГЦ (100 - 300% ВГЦ от содержания SO3) высолы на поверхности кирпича полностью устранены. Введение BaCO3 (прототип) только уменьшает интенсивность образования высолов, т.к. в сырье содержится много карбонатных примесей и включений.
Пример 2.
На Тольяттинском кирпичном заводе лицевой керамический кирпич изготавливают из следующей шихты, мас.%:
35% беложгущейся глины (г. Чапаевск Самарской обл.);
58% глины Даниловского месторождения;
7% фосфорного шлака.
Глина Даниловского месторождения содержит карбонатные примеси и включения. Химический состав приведен в табл. 2. Общее содержание сульфатов в шихте в пересчете на SO3 составляет 0,78%
Составы шихт, способ формирования, сушки и обжига аналогичны изложенным в примере 1. Результаты представлены в табл. 3. Как видно из таблицы, при введении 0,78 - 3,0% ВГЦ (100-256% ВГЦ от содержания SO3 в шихте) высолы полностью устранены. Введение BaCO3 (прототип) только уменьшает интенсивность образования высолов, что связано с наличием в сырье карбонатных примесей и включений.
Полученные данные позволяют утверждать, что добавка ВГЦ полностью устраняет высолы и оптимальным количеством является 0,5 - 2,0 мас.%.
Источники информации:
1. 147514 (СССР), кл. 80в, 1201. Способ изготовления обожженного кирпича из лессов и лессовидных пород/ С.Ф.Лозицкий, К.Ш.Шатемиров. - Бюл. N 10 // Бюллетень изобретений, 1962.
2. Зальманг Г. Физико-химические основы керамики. -М.:Госстройиздат, 1959, - С. 90-91.
3. Адамова Ю.С., Шапошникова А.Н., Причины появления выцветов на облицовочных изделиях // Труды НИИСтройкерамики. М., 1952, вып. 6, с. 22-48.
4. Философов П. С. Сульфатная коррозия керамических изделий // Местные строительные материалы, 1947, N 6.
5. Соколов Я. А., Якопсон Т.С., Большухин В.П. Использование баритовых отходов для связывания растворимых солей в глинах // Стекло и керамика, 1965, N 10, с.35-37.
6. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. - М.: Стройиздат, 1986, с.39,50.
Формула изобретения: Способ устранения сульфатных высолов на поверхности керамических облицовочных изделий путем введения в сырьевую шихту добавки, формования, сушки и обжига, отличающийся тем, что в качестве добавки в шихту вводят высокоглиноземистый цемент в количестве 0,5 - 2,0 мас.% от массы шихты или 100 - 200 % от содержания SO3 в шихте.