BG113150A

BG113150A - Ceramic mass composition for production of clinker tiles and paving blocks

Info

Publication number: BG113150A
Application number: BG113150A
Authority: BG
Inventors: Стоян ДЖАМБАЗОВ; Петров ДЖАМБАЗОВ Стоян; Албена Йолева; Петрова Йолева Албена
Original assignee: Стоян ДЖАМБАЗОВ; Петров ДЖАМБАЗОВ Стоян; Албена Йолева; Петрова Йолева Албена
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2021-12-15
Also published as: BG67496B1

Abstract

The composition is applicable in the production of glazed and unglazed clinker tiles and paving blocks using the technology of one-time rapid and one-time traditional firing in tunnel and chamber klins. The mass, which contains the waste material fayalite from non-ferrous metallurgy and glazed waste from the production of sanitary porcelain, has good physico-mechanical properties in raw and burnt state. While maintaining a relatively low shrinkage - 7-10% it is possible to obtain tightly sintered ceramic tiles and clinker paving blocks with a water absorption of 0.1%. To the components in mass %: halloysite clay from 0 to 35, marl clay from 0 to 60, plastic clay from 0 to 15, pegmatite or feldspar from 0 to 40, talcum magnesite from 0 to 20, limestone from 0 to 15, crude kaolin from 0 to 25% , adding waste fayalite from 5 to 40% and glazed waste from 5 to 50%.

Description

претенцияclaim

Описание на изобретениетоDescription of the invention

Състав на керамична маса за производство на клинкерни плочки и паветаComposition of ceramic mass for production of clinker tiles and pavers

Област на приложениеField of application

Изобретението се отнася до състав за производство на глазирани и неглазирани клинкерни плочки и павета по технологията на еднократното скоростно и еднократно традиционно изпичане в тунелни и камерни пещи.The invention relates to a composition for the production of glazed and unglazed clinker tiles and pavers using the technology of one-time high-speed and one-time traditional firing in tunnel and chamber furnaces.

Предстоящо състояние на техникатаPrior art

Известни са състави на керамични маси за клинкерни плочки и павета на базата на следните суровини: обогатен каолин, глини, суров каолин, пигматити, шамот, фелдшпат, фелдшратизиран пясък, кварцов пясък, изискващи температура на изпичане 1180-1250°С /1-3/. Наличието на тези традиционни суровини изисква по-дълго време на мокро смилане в топкови мелници, по-висока температура и по-дълъг цикъл на изпичане.Compositions of ceramic masses for clinker tiles and pavers based on the following raw materials are known: enriched kaolin, clays, raw kaolin, pigmatites, fireclay, feldspar, feldspar sand, quartz sand, requiring a firing temperature of 1180-1250°С /1-3 /. The availability of these traditional raw materials requires longer wet grinding time in ball mills, higher temperature and a longer firing cycle.

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Същността на изобретението се състои в това, че съставът на керамичната маса съдържа в мас.%: халуазитова глина от 0 до 35, мергелна глина от 0 до 60, пластична глина от 0 до 15, пегматит или фелдшпат от 0 до 40, талкомагнезит от 0 до 20, варовик от 0 до 15, суров каолин от 0 до 25% като съгласно изобретението допълнително се включват отпадъчен фаялит от 5 до 40% и глазиран брак от 5 до 50%.The essence of the invention is that the composition of the ceramic mass contains in wt.%: hallusite clay from 0 to 35, marl clay from 0 to 60, plastic clay from 0 to 15, pegmatite or feldspar from 0 to 40, talcomagnesite from 0 to 20, limestone from 0 to 15, raw kaolin from 0 to 25%, and according to the invention waste fayalite from 5 to 40% and glazed waste from 5 to 50% are additionally included.

Технологичните свойства на масата и експлоатационните свойства на готовите клинкерни плочки и павета за определени термични режими се постигат с участието на отпадъчни фаялит и глазиран брак при определено тегловно сътоношение между отделните суровинни компоненти.The technological properties of the mass and the operational properties of the finished clinker tiles and pavers for certain thermal regimes are achieved with the participation of waste fayalite and glazed waste at a certain weight ratio between the individual raw material components.

Глазираният брак е отпадък от производство на санитарен порцелан тоалетни чинии, мивки и др. Минералният състав на глазирания брак е кварц, мулит и алумосиликатно стъкло. Той е опостняващ продукт с водопоглъщаемост под 0,5%. Химичният състав е следния: SiO₂ - 69 -72%, А1₂О₃ - 22- 24%, ТЮ₂ - 0,3 - 0,5%, Fe₂O₃ - 0,45 - 0,65%, CaO - 0,7 - 0,9%, MgO - 0,2 - 0,4%, K₂O - 1,45 - 1,70, Na₂O - 2,6 - 2,9%, загуби от накаляване 0,2 - 0,4%.Glazed waste is waste from the production of sanitary porcelain, toilet bowls, sinks, etc. The mineral composition of the glazed marriage is quartz, mullite and aluminosilicate glass. It is a softening product with water absorption below 0.5%. The chemical composition is as follows: SiO ₂ - 69 -72%, A1 ₂ O ₃ - 22-24%, ТЮ ₂ - 0.3 - 0.5%, Fe ₂ O ₃ - 0.45 - 0.65%, CaO - 0.7 - 0.9%, MgO - 0.2 - 0.4%, K ₂ O - 1.45 - 1.70, Na ₂ O - 2.6 - 2.9%, heating losses 0 .2 - 0.4%.

Фаялитът е отпадък от металургичното производство за добив на мед. Има кристална структура с две минерални фази фаялит и магнетит. Основните кристални фази, които присъстват във фаялитовия отпадък са фаялит (Fe₂SiO4) и магнетит (Fe₃O4) в процентно съотношение 70:30 и минимални количества стъклофаза. Химичният състав е следния: SiO₂ - 25 -27%, А1₂О₃ 3 - 4%, TiO₂ - 0,04 - 0,5%, Fe₂O₃ - 60 - 63%, CaO - 1,8 - 3,0%, MgO - 0,1 1,1%, K₂O -0,1-1,0, Na₂O - 0,05 - 0,5%.Faialite is a waste from metallurgical production for copper extraction. It has a crystal structure with two mineral phases fayalite and magnetite. The main crystalline phases present in fayalite waste are fayalite (Fe ₂ SiO 4 ) and magnetite (Fe ₃ O 4 ) in a percentage ratio of 70:30 and minimal amounts of glass phase. The chemical composition is as follows: SiO ₂ - 25 -27%, A1 ₂ O ₃ 3 - 4%, TiO ₂ - 0.04 - 0.5%, Fe ₂ O ₃ - 60 - 63%, CaO - 1.8 - 3.0%, MgO - 0.1 1.1%, K ₂ O -0.1-1.0, Na ₂ O - 0.05 - 0.5%.

Керамичната маса под формата на шликер 31-35% /ТПФ 0,2%/ се смила в толкова мелница до ситов остатък 3-6% насито 10000 отв/см в продължение на 16-19 часа. Шликерът се прецежда и обезводнява посредством разпрашителна сушилня. Полученият прес прах с влажност 56,5% отлежава 48 ч след което от него се пресуват плочки или павета при налягане 25-40 МРа на хидравлична преса. Плочките се изсушават в хоризонтални, вертикални и камерни сушилни /Т_макс - 250°С/ след което се ангобират, глазират и декорират при необходимост. Суровите плочки и павета с участие на фаялит и глазиран брак се изпичат по следните технологии:The ceramic mass in the form of slag 31-35% /TPF 0.2%/ is ground in a mill to a sieve residue of 3-6% saturated 10000 otv/cm for 16-19 hours. The slurry is filtered and dewatered using a spray dryer. The resulting pressed powder with a humidity of 56.5% is aged for 48 hours, after which tiles or pavers are pressed from it at a pressure of 25-40 MPa on a hydraulic press. The tiles are dried in horizontal, vertical and chamber dryers /T _max - 250°C/ then engobed, glazed and decorated if necessary. The raw tiles and pavers with the participation of fayalite and glazed marriage are fired according to the following technologies:

- Еднократно скоростно изпичане монокотура в ролкова пещ при максимална температура на изпичане от 1150 до 1220°С с цикъл на изпичане 35-55 минути в зависимост от дължината на пещта.- One-time high-speed firing of a monocoil in a roller furnace at a maximum firing temperature of 1150 to 1220°C with a firing cycle of 35-55 minutes depending on the length of the furnace.

- Еднократно традиционно изпичане на глазирани и неглазирани плочки и павета в тунелни и камерни пещи при температура 1150 до 1220°С с цикъл на изпичане от 15 до 40 часа.- One-time traditional firing of glazed and unglazed tiles and pavers in tunnel and chamber furnaces at a temperature of 1150 to 1220°C with a firing cycle of 15 to 40 hours.

Физико-механичните показатели на керамичните изделия са следните:The physical and mechanical indicators of ceramic products are as follows:

- Механична якост на огъване на сурово от 0,3 до 3,5 МРа- Mechanical bending strength of raw material from 0.3 to 3.5 MPa

- Механична якост на огъване след изпичане от 24 до 100 МРа- Mechanical bending strength after firing from 24 to 100 MPa

- Механична якост на натиск след изпичане от 200 до 400 МРа- Mechanical compressive strength after firing from 200 to 400 MPa

- Огнева свиваемост - от 6 до 10%- Fire shrinkage - from 6 to 10%

- Водопоглъщаемост - от 0,1 до 2,0%- Water absorption - from 0.1 to 2.0%

- КТР - /20-400 °C/ 6,5-7,8 С'¹ - KTR - /20-400 °C/ 6.5-7.8 C' ¹

- Термична устойчивост - 150 °C- Thermal resistance - 150 °C

- Химична устотйчивост - 98%- Chemical resistance - 98%

- Износоустойчивост - от 150 до 170 mm- Wear resistance - from 150 to 170 mm

Предимството на състава съгласно изобретението е, че в него са включени две отпадъчни микронизирани продукта /под 0,63 микрона/ - фаялит и глазиран брак осигуряващи постоянни технологични свойства. При наличието на технологични отпадъчни материали - фаялит и глазиран брак могат да се елиминират обогатен каолин и дефицитните фелдшпати. Масата с няколко но малко на брой компоненти /до 5/ значително облекчава производствените процеси на съхранение, дозиране, зареждане и смилане на изходните суровини. Съставът съгласно изобретението има необходимия баланс от пластични компоненти, от топители, от опостнители, с което се повишава реактивоспособността на масата, понижава се температурата на изпичане и се намалява времето на изпичане. При запазване на сравнително ниска свиваемост /7-10%/ могат да се получават плътно спечени износоустойчиви керамични плочки и павета до водопоглъщаемост 0,1%. Наличието на отпадъчен фаялит и глазиран брак и с определено съотношение на останалите суровини води до получаване на фазов състав на клинкерната зThe advantage of the composition according to the invention is that it includes two waste micronized products /below 0.63 microns/ - fayalite and glazed waste ensuring constant technological properties. In the presence of technological waste materials - fayalite and glazed waste, enriched kaolin and deficient feldspars can be eliminated. The mass with a few but few components /up to 5/ significantly eases the production processes of storage, dosing, loading and grinding of the raw materials. The composition according to the invention has the necessary balance of plastic components, melters, softeners, which increases the reactivity of the mass, lowers the firing temperature and reduces the firing time. By maintaining a relatively low shrinkage /7-10%/ tightly sintered wear-resistant ceramic tiles and pavers can be obtained up to a water absorption of 0.1%. The presence of waste fayalite and glazed waste and with a certain ratio of the remaining raw materials leads to the phase composition of the clinker

керамика - есенит, анортит и диопсид, следи от хематит и стъклофаза, осигуряващ отлични физикомеханични свойства. С участието на глазиран брак се постига по-ниска огнева свиваемост и висока плътност.ceramics - essenite, anorthite and diopside, traces of hematite and glass phase, providing excellent physicomechanical properties. With the participation of glazed marriage, lower fire shrinkage and high density are achieved.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of implementation of the invention

Пример 1. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 15, мергелна глина 55 и фаялит 25, глазиран брак 5.Example 1. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 15%, marl clay 55 and fayalite 25, glazed waste 5.

Пример 2. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 20, мергелна глина 20, пегматит 10, калциев карбонат 20 и фаялит 20, глазиран брак 10.Example 2. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 20%, marl clay 20, pegmatite 10, calcium carbonate 20 and fayalite 20, glazed slag 10.

Пример 3. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 30, мергелна глина 30, пластична глина 10 и фаялит 10, глазиран брак 20.Example 3. Ceramic mass, which in its composition includes in % halloysite clay 30, marl clay 30, plastic clay 10 and fayalite 10, glazed brac 20.

Пример 4. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 35, мергелна глина 30, пластична глина 10, талкомагнезит 5 и фаялит 5, глазиран брак 15.Example 4. Ceramic mass, which in its composition includes in % hallusite clay 35, marl clay 30, plastic clay 10, talcomagnesite 5 and fayalite 5, glazed brac 15.

Пример 5. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 10, мергелна глина 32, пластична глина 5, талкомагнезит 13 и фаялит 10, глазиран брак 30.Example 5. Ceramic mass, which in its composition includes in % hallusite clay 10, marl clay 32, plastic clay 5, talcomagnesite 13 and fayalite 10, glazed brac 30.

Пример 6. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 5, мергелна глина 35, пластична глина 5, талкомагнезит 10 и фаялит 5, глазиран брак 40.Example 6. Ceramic mass, which in its composition includes in % halloisite clay 5, marl clay 35, plastic clay 5, talcomagnesite 10 and fayalite 5, glazed brac 40.

Пример 7. Керамична маса, която в своя състав включва в % мергелна глина 20, пластична глина 15, талкомагнезит 10 и фаялит 5, глазиран брак 50.Example 7. Ceramic mass, which in its composition includes in % marl clay 20, plastic clay 15, talcomagnesite 10 and fayalite 5, glazed waste 50.

Пример 8. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 15, мергелна глина 25, пластична глина 5, калциев карбонат 10 и фаялит 40, глазиран брак 5.Example 8. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 15%, marl clay 25, plastic clay 5, calcium carbonate 10 and fayalite 40, glazed waste 5.

Пример 9. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 10, мергелна глина 60, пластична глина 5 и фаялит 20, глазиран брак 5.Example 9. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 10%, marl clay 60, plastic clay 5 and fayalite 20, glazed slag 5.

Пример 10. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 10, мергелна глина 45, пластична глина 5 и фаялит 20, глазиран брак 20.Example 10. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 10%, marl clay 45, plastic clay 5 and fayalite 20, glazed brac 20.

Пример 11. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 15, мергелна глина 40, пластична глина 5, суров каолин 10 и фаялит 25, глазиран брак 5.Example 11. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 15%, marl clay 40, plastic clay 5, raw kaolin 10 and fayalite 25, glazed slag 5.

Пример 12. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 15, мергелна глина 40, пластична глина 5, суров каолин 20 и фаялит 15, глазиран брак 5.Example 12. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 15%, marl clay 40, plastic clay 5, raw kaolin 20 and fayalite 15, glazed slag 5.

Пример 13. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 20, мергелна глина 10, пластична глина 5, пегматит 40, талкомагнезит 10 и фаялит 5, глазиран брак 10.Example 13. Ceramic mass, which in its composition includes in % hallosite clay 20, marl clay 10, plastic clay 5, pegmatite 40, talcomagnesite 10 and fayalite 5, glazed brac 10.

Пример 14. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 15, мергелна глина 30, пластична глина 5, пегматит 25, талкомагнезит 10 и фаялит 10, глазиран брак 5.Example 14. Ceramic mass, which in its composition includes hallusite clay 15%, marl clay 30, plastic clay 5, pegmatite 25, talcomagnesite 10 and fayalite 10, glazed slag 5.

Пример 15. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 10, мергелна глина 30, пластична глина 5, пегматит 10, талкомагнезит 10 и фаялит 20, глазиран брак 20.Example 15. Ceramic mass, which in its composition includes in % hallosite clay 10, marl clay 30, plastic clay 5, pegmatite 10, talcomagnesite 10 and fayalite 20, glazed brac 20.

Пример 16. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 17, мергелна глина 25, пластична глина 5, калциев карбонат 7, талкомагнезит 13 и фаялит 22, глазиран брак 11.Example 16. Ceramic mass, which in its composition includes in % halloisite clay 17, marl clay 25, plastic clay 5, calcium carbonate 7, talcomagnesite 13 and fayalite 22, glazed slag 11.

Пример 17. Керамична маса, която в своя състав включва в % халуазитова глина 15, мергелна глина 23, пластична глина 5, талкомагнезит 12 и фаялит 10, глазиран брак 35.Example 17. Ceramic mass, which in its composition includes in % halloisite clay 15, marl clay 23, plastic clay 5, talcomagnesite 12 and fayalite 10, glazed slag 35.

Таблица 1.Table 1.

Свойства Properties 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 Механична якост на огъване, МРа Mechanical bending strength, MPa 52 52 35 35 45 45 46 46 56 56 51 51 50 50 38 38 Механична якост на натиск, МРа Mechanical compressive strength, MPa 250 250 220 220 210 210 215 215 250 250 240 240 250 250 190 190 Огнева свиваемост, % Fire shrinkage, % 9,8 9.8 9,7 9.7 9,5 9.5 10 10 9,3 9.3 9,1 9.1 8,9 8,9 10,1 10.1 Водопоглъщаемост, % Water absorption, % 0,1 0.1 0,2 0.2 0,5 0.5 0,5 0.5 0,3 0.3 0,2 0.2 0,2 0.2 0,6 0.6 К.Т.Р.х 10'⁶, °C'¹ K.T.R.x 10' ⁶ , °C' ¹ 6,1 6.1 6,3 6.3 6,5 6.5 6,5 6.5 6,4 6.4 6,3 6.3 6,5 6.5 6,7 6,7 Термична устойчивост Thermal resistance 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Химична устойчивост, % Chemical resistance, % 98,5 98.5 97,9 97.9 98,1 98.1 98,0 98.0 98,3 98.3 98,0 98.0 98,1 98.1 97,1 97.1 Износоустойчивост, mm³ Wear resistance, mm ³ 165 165 160 160 156 156 155 155 165 165 166 166 170 170 150 150

Свойства Properties 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 Механична якост на огъване, МРа Mechanical bending strength, MPa 40 40 42 42 38 38 36 36 45 45 44 44 48 48 50 50 51 51 Механична якост на натиск, МРа Mechanical compressive strength, MPa 190 190 200 200 195 195 190 190 200 200 210 210 220 220 230 230 240 240 Огнева свиваемост, % Fire shrinkage, % 9,9 9.9 9,3 9.3 10,2 10.2 9,8 9.8 9,5 9.5 9,6 9.6 9,5 9.5 9,6 9.6 9,3 9.3 Водопоглъщаемост, % Water absorption, % 0,5 0.5 0,4 0.4 0,3 0.3 0,4 0.4 0,3 0.3 0,3 0.3 0,2 0.2 0,1 0.1 0,1 0.1 К.Т.Р. K.T.R. 6,6 6.6 6,4 6.4 6,5 6.5 6,8 6.8 6,5 6.5 6,4 6.4 6,3 6.3 6,1 6.1 6,3 6.3 Термична устойчивост Thermal resistance 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Химична устойчивост, % Chemical resistance, % 97,6 97.6 98,0 98.0 98,0 98.0 98,1 98.1 98,2 98.2 98,1 98.1 98,1 98.1 98,2 98.2 98,3 98.3 Износоустойчивост, mm³ Wear resistance, mm ³ 150 150 153 153 155 155 150 150 158 158 158 158 160 160 166 166 168 168

Приложение на изобретениетоApplication of the invention

Керамичната клинкерна маса съгласно изобретението може да се използва за производство на плочки и павета чрез скоростно еднократно изпичане в ролкава пещ или чрез еднократно традиционно изпичане в тунелна пещ и камерна пещ за външни и вътрешни настилки. Изделията ще намерят приложение за изграждане на улици , площади и булеварди.The ceramic clinker mass according to the invention can be used for the production of tiles and pavers by high-speed one-time firing in a roller kiln or by one-time traditional firing in a tunnel kiln and a chamber kiln for exterior and interior flooring. The products will be used for the construction of streets, squares and boulevards.

ЛитератураLiterature

1. Е. Герасимов, А. Герасимов, А. Атанасов, В. Тошев, Д. Петков, Д. Иванов, Л. Георгиева, Л. Павлова, Н. Дренска, П. Винаров, П. Петров,, С. Бъчваров, С. Панова, С. Багаров, С. Сербезов, С. Стефанов, Ст. Джамбазов, Т. Стойкова, Т. Дацкова, X. Берлинов, Технология на керамичните изделия и материали, редактор проф. дтн инж. Светлан Бъчваров, ИК „Сарасвати” 2003, второ издание 2010.1. E. Gerasimov, A. Gerasimov, A. Atanasov, V. Toshev, D. Petkov, D. Ivanov, L. Georgieva, L. Pavlova, N. Drenska, P. Vinarov, P. Petrov,, S. Bachvarov , S. Panova, S. Bagarov, S. Serbezov, S. Stefanov, St. Jambazov, T. Stoykova, T. Datskova, X. Berlinov, Technology of ceramic products and materials, editor Prof. Svetlan Bachvarov, IC "Sarasvati" 2003, second edition 2010.

2. Applied Ceramic Technology, vol. 1 and vol. 2, 2006, Sacmi Imola, Italy, ISBN 8888 108-55-6.2. Applied Ceramic Technology, vol. 1 and vol. 2, 2006, Sacmi Imola, Italy, ISBN 8888 108-55-6.

3. Robert Heimann, Classic and Advanced Ceramics , WILEY-VCH, Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim, 2010, ISBN 987-3-527-32517-7.3. Robert Heimann, Classic and Advanced Ceramics, WILEY-VCH, Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim, 2010, ISBN 987-3-527-32517-7.

Claims

Composition of ceramic mass for production of clinker tiles and pavers

Composition of ceramic mass for the production of glazed and unglazed clinker tiles and pavers based on waste fayalite, glazed waste, hallusite clay, marl clay, plastic clay, pegmatite or feldspar, talcomagnesite, raw kaolin, limestone characterized by containing waste fayalite from the metallurgical production of copper and glazed waste from sanitary porcelain, the components being in the following weight ratios /wt.%/: halloysite clay from 0 to 35, marl clay from 0 to 60, plastic clay from 0 to 15, pegmatite or feldspar from 0 to 40, talcomagnesite from 0 to 20, limestone from 0 to 15, raw kaolin from 0 to 25% and waste fayalite from 5 to 40%, glazed waste from 5 to 50%.