RU2638596C1 - Charge for producing acid-resistant ceramics - Google Patents
Charge for producing acid-resistant ceramics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638596C1 RU2638596C1 RU2016148997A RU2016148997A RU2638596C1 RU 2638596 C1 RU2638596 C1 RU 2638596C1 RU 2016148997 A RU2016148997 A RU 2016148997A RU 2016148997 A RU2016148997 A RU 2016148997A RU 2638596 C1 RU2638596 C1 RU 2638596C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- galvanic
- clay
- acid
- low
- boric acid
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 9
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 23
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 17
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 6
- 239000011476 clinker brick Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L copper(II) hydroxide Inorganic materials [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- AEJIMXVJZFYIHN-UHFFFAOYSA-N copper;dihydrate Chemical compound O.O.[Cu] AEJIMXVJZFYIHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910021508 nickel(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 150000002604 lanthanum compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical group 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011473 acid brick Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/131—Inorganic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства керамических материалов, преимущественно клинкерного и кислотоупорного кирпича, кислотоупорных плиток для кладки и облицовки в агрессивных средах, в частности в фундаментах и цоколях стен зданий, подвалах, для возведения подпорных стен, колонн, парапетов, для наружных стен помещений с влажным режимом, для использования в системе канализации, дымовых трубах и вентиляционных каналах.The invention relates to the production of ceramic materials, mainly clinker and acid-resistant bricks, acid-resistant tiles for masonry and cladding in aggressive environments, in particular in foundations and socles of building walls, basements, for the construction of retaining walls, columns, parapets, for the outer walls of rooms with wet mode, for use in the sewer system, chimneys and ventilation ducts.
Известен состав для изготовления керамических изделий различного назначения, включающий 40-95 мас. % глинистых компонентов и 5-60 мас. % гранодиорита - полевошпатовой породы, в химический состав которой входят оксиды SiO2 63,37-67,98%; Al2O3 13,15-17,99%; Fe2O3 0,40-2,28%; FeO 1,87-4,08%; Na2O 2,20-4,42%; K2O 1,74-4,97% [1]. Данный состав позволяет получать изделия с низким водопоглощением и высокой прочностью при сжатии, но при этом морозостойкость изделий не соответствует требованиям, предъявляемым ГОСТ 530-2012 к клинкерному кирпичу. Следует учесть и сравнительно высокую температуру обжига изделий (1180-1210°С).A known composition for the manufacture of ceramic products for various purposes, including 40-95 wt. % clay components and 5-60 wt. % granodiorite - feldspar rock, the chemical composition of which includes oxides of SiO 2 63.37-67.98%; Al 2 O 3 13.15-17.99%; Fe 2 O 3 0.40-2.28%; FeO 1.87-4.08%; Na 2 O 2.20-4.42%; K 2 O 1.74-4.97% [1]. This composition allows to obtain products with low water absorption and high compressive strength, but the frost resistance of the products does not meet the requirements of GOST 530-2012 for clinker bricks. It should also take into account the relatively high firing temperature of products (1180-1210 ° C).
Известен состав для изготовления кислотоупорных плиток, включающий 45-60 мас. % необогащенного каолина, 30-38 мас. % солевых алюминиевых шлаков и 10-17 мас. % «хвостов» обогащения полиметаллических руд [2]. Данный состав позволяет получать термостойкую керамику с высокой прочностью при изгибе и высокой кислотостойкостью по технологии пластического формования при влажности сырца 18-22%. Однако морозостойкость изделий также не соответствует требованиям, предъявляемым ГОСТ 530-2012 к клинкерному кирпичу, и температура обжига изделий сравнительно высока (1200-1250°С).A known composition for the manufacture of acid-resistant tiles, including 45-60 wt. % unenriched kaolin, 30-38 wt. % salt aluminum slag and 10-17 wt. % Of the "tailings" of the processing of polymetallic ores [2]. This composition allows to obtain heat-resistant ceramics with high bending strength and high acid resistance according to the technology of plastic molding with raw moisture 18-22%. However, the frost resistance of the products also does not meet the requirements of GOST 530-2012 for clinker bricks, and the firing temperature of the products is relatively high (1200-1250 ° C).
Применение пластического метода формования приводит к необходимости проведения сушки, повышающей энергоемкость производства.The use of the plastic molding method leads to the need for drying, which increases the energy intensity of production.
Наиболее близкой к предлагаемому решению является сырьевая смесь для изготовления керамических изделий различного назначения, включающая 30-50 мас. % глины монтмориллонитового типа; 50-70 мас. % трепела. При этом используют глину монтмориллонитового типа следующего состава, мас. %: монтмориллонит - 44-46, гидрослюда - 5-7, каолинит - 5-7, кварц - 43-45, кальцит - 0,5-1,5, а в химический состав трепела входят оксиды SiO2 - 70,05-71,85%; Al2O3 - 8,68-9,73%; Fe2O3 - 3,62-3,91%; СаО - 3,79-4,21%; MgO - 1,28-1,29%; Na2O - 0,15-0,16%; K2O - 2,01-2,06% следующего минералогического состава, мас. %: цеолит - 30-32; опал-кристобалит - 29-31; гидрослюда - 18-19; монтмориллонит - 10-12; кальцит - 1-2; кварц - 7-8; кальцит - 1-2, указанного ниже зернового состава: размер частиц 1,0-0,063 мм - 10-30%; 0,063-0,005 мм - 31-38%; менее 0,005 - 40-52% [3]. Данный состав позволяет получать изделия с низким водопоглощением и высокой плотностью при удельном давлении прессования 20-25 МПа и температуре обжига 1050-1150°С.Closest to the proposed solution is a raw material mixture for the manufacture of ceramic products for various purposes, including 30-50 wt. % clay montmorillonite type; 50-70 wt. % trepid. In this case, clay of montmorillonite type of the following composition is used, wt. %: montmorillonite - 44-46, hydromica - 5-7, kaolinite - 5-7, quartz - 43-45, calcite - 0.5-1.5, and the chemical composition of tripoli includes SiO 2 oxides - 70.05- 71.85%; Al 2 O 3 - 8.68-9.73%; Fe 2 O 3 - 3.62-3.91%; CaO - 3.79-4.21%; MgO - 1.28-1.29%; Na 2 O - 0.15-0.16%; K 2 O - 2.01-2.06% of the following mineralogical composition, wt. %: zeolite - 30-32; opal cristobalite - 29-31; hydromica - 18-19; montmorillonite - 10-12; calcite - 1-2; quartz - 7-8; calcite - 1-2, the following grain composition: particle size 1.0-0.063 mm - 10-30%; 0.063-0.005 mm - 31-38%; less than 0.005 - 40-52% [3]. This composition allows to obtain products with low water absorption and high density at a specific pressing pressure of 20-25 MPa and a firing temperature of 1050-1150 ° C.
Недостатки составов [2] и [3] заключаются в использовании глинистого сырья высокой пластичности, запасы которого ограничены, и в сравнительно высокой энергоемкости производства, в первую очередь за счет высоких температур обжига. За прототип принимается состав [3], содержащий 30 мас. % и 70 мас. % трепела, по которому изделия получают при удельном давлении прессования 20 МПа и температуре обжига 1050°С.The disadvantages of the compositions [2] and [3] are the use of clay materials of high plasticity, whose reserves are limited, and the relatively high energy intensity of production, primarily due to high firing temperatures. The composition [3], containing 30 wt. % and 70 wt. % tripoli, according to which the products are obtained at a specific pressing pressure of 20 MPa and a firing temperature of 1050 ° C.
Технической задачей данного изобретения является получение кислотоупорного керамического материала, соответствующего требованиям ГОСТ 530-2012, предъявляемым к клинкерному кирпичу, при низких затратах на сырьевые и энергетические ресурсы.The technical task of this invention is to obtain acid-resistant ceramic material that meets the requirements of GOST 530-2012, presented to clinker brick, at low cost for raw materials and energy resources.
Поставленная задача решается следующим образом:The problem is solved as follows:
Повышение морозостойкости при сохранении кислотостойкости и прочностных свойств достигается за счет эффекта самоглазурования керамики путем введения в состав сырьевой смеси оксида лантана и борной кислоты.An increase in frost resistance while maintaining acid resistance and strength properties is achieved due to the effect of self-glazing of ceramics by introducing lanthanum oxide and boric acid into the composition of the raw material mixture.
Снижение затрат на сырьевые ресурсы достигается за счет применения малопластичной глины и гальванического шлама, образующегося при реагентной очистке сточных вод гальванического цеха гидроксидом кальция и содержащего (мас. %): Zn(OH)2 - 11,3; Ni(OH)2 - 2,6; Cu(OH)2 - 2,4; Cr(OH)3 - 9,3, СаСО3 - 40,3, Са(ОН)2 - 16,5 и SiO2 - 7,0. Перед использованием гальванический шлам просушивается при Т = 130°С и подвергается тонкому измельчению до степени перетира не более 40 мкм (по ГОСТ 6589-74). Дополнительно энергетические затраты уменьшаются за счет снижения удельного давления прессования до 15 МПа и температуры обжига до 1050°С при использовании технологии полусухого прессования с формовочной влажностью сырца 8 мас. %, что позволяет исключить из производственного процесса стадию сушки. Применение гальванического шлама позволяет экономить первичные сырьевые ресурсы и утилизировать опасный для окружающей среды отход.Reducing the cost of raw materials is achieved through the use of low-plastic clay and galvanic sludge formed during reagent wastewater treatment of the galvanic plant with calcium hydroxide and containing (wt.%): Zn (OH) 2 - 11.3; Ni (OH) 2 - 2.6; Cu (OH) 2 - 2.4; Cr (OH) 3 - 9.3, CaCO 3 - 40.3, Ca (OH) 2 - 16.5 and SiO 2 - 7.0. Before use, the galvanic sludge is dried at T = 130 ° C and subjected to fine grinding to a milling degree of not more than 40 microns (according to GOST 6589-74). Additionally, energy costs are reduced by reducing the specific pressing pressure to 15 MPa and the firing temperature to 1050 ° C using semi-dry pressing technology with a molding moisture content of 8 wt. %, which allows to exclude the drying stage from the production process. The use of galvanic sludge saves primary raw materials and utilizes waste hazardous to the environment.
Наиболее эффективно поставленная задача решается при использовании следующего состава (в мас. %):The most effectively posed problem is solved using the following composition (in wt.%):
Малопластичная глина - 85,0;Maloplastic clay - 85.0;
Указанный гальванический шлам - 5,0;The specified galvanic sludge is 5.0;
Оксид лантана - 5,0;Lanthanum oxide - 5.0;
Борная кислота - 5,0.Boric acid - 5.0.
В данном составе предусматривается применение глины Суворотского месторождения Владимирской области, содержащей в своем составе следующие соединения (в мас. %): SiO2 - 77,2; CaO⋅Al2O3⋅2SiO2 - 5,3; Al2O3⋅2SiO2⋅H2O - 7,0; K2O⋅Al2O3⋅6SiO2 - 5,9; Na2O⋅Al2O3⋅SiO2 - 4,6. Данная глина обладает числом пластичности 5,2 и относится к малопластичным (по ГОСТ 9169-75). Перед использованием глина высушивается при температуре 130°С, измельчается в шаровой мельнице с отбором фракции менее 0,63 мм.This composition provides for the use of clay from the Suvorot deposit in the Vladimir region, which contains the following compounds (in wt.%): SiO 2 - 77.2; CaO⋅Al 2 O 3 ⋅ 2 SiO 2 - 5.3; Al 2 O 3 ⋅ 2 SiO 2 ⋅ H 2 O - 7.0; K 2 O⋅Al 2 O 3 ⋅6SiO 2 - 5.9; Na 2 O⋅Al 2 O 3 ⋅ SiO 2 - 4.6. This clay has a plasticity number of 5.2 and is classified as low plastic (according to GOST 9169-75). Before use, the clay is dried at a temperature of 130 ° C, crushed in a ball mill with a fraction selection of less than 0.63 mm.
Введение указанного гальванического шлама будет приводить к тому, что при нагреве во время обжига образуются водяные пары и углекислый газ в результате разложения гидроксидов металлов и карбоната кальция, входящих в состав гальванического шлама. Это будет способствовать образованию пор внутри материала, повышающих водопоглощение, снижающих прочностные характеристики и морозостойкость. Следует учитывать и возможность миграции из изделий токсичных тяжелых металлов, входящих в состав гальванического шлама, а следовательно, и экологическую безопасность керамики, получаемой с использованием гальванического шлама.The introduction of this galvanic sludge will lead to the fact that when heated during firing, water vapor and carbon dioxide are formed as a result of the decomposition of metal hydroxides and calcium carbonate, which are part of the galvanic sludge. This will contribute to the formation of pores inside the material, increasing water absorption, reducing strength characteristics and frost resistance. It should be taken into account the possibility of migration of toxic heavy metals from products that are part of the galvanic sludge, and therefore the environmental safety of ceramics obtained using galvanic sludge.
В данном изобретении экологическая безопасность изделий и негативное влияние гальванического шлама на структуру и свойства керамики снижается за счет появления при обжиге стекловидной фазы, заполняющей возникающие поры и пустоты, связывающей между собой частицы керамики и образующей по всему объему материала глазурь, которая препятствует миграции тяжелых металлов в окружающую среду и проникновению в материал воды и химически агрессивных соединений извне.In this invention, the environmental safety of products and the negative effect of galvanic sludge on the structure and properties of ceramics are reduced due to the appearance of a vitreous phase during firing, filling the pores and voids that bind ceramic particles together and forming glaze throughout the material, which prevents the migration of heavy metals into environment and penetration into the material of water and chemically aggressive compounds from the outside.
Образование стекловидной фазы и самоглазурование изделий достигается за счет введения в состав сырьевой смеси оксида лантана, который при температурах 1300°С образует стекловидную фазу в результате взаимодействия с оксидом кремния и щелочными оксидами. Это приводит к самоглазурованию изделий. Образующиеся соединения лантана повышают химическую стойкость керамики.The formation of the vitreous phase and self-glazing of products is achieved by introducing lanthanum oxide into the composition of the raw material mixture, which at temperatures of 1300 ° C forms a vitreous phase as a result of interaction with silicon oxide and alkaline oxides. This leads to self-balancing of products. The resulting lanthanum compounds increase the chemical resistance of ceramics.
Для снижения температуры самоглазурования керамики в сырьевую смесь вводится борная кислота марки В 2-го сорта (ГОСТ 18704-78). Борная кислота снижает температуру образования стекловидной фазы, повышает ее количество, позволяя получать эффект самоглазурования при температуре 1050°С, и способствует дополнительному уплотнению материала.To lower the temperature of self-glazing of ceramics, grade 2 grade boric acid is introduced into the raw mix (GOST 18704-78). Boric acid reduces the temperature of the formation of the vitreous phase, increases its amount, allowing you to get the effect of self-glazing at a temperature of 1050 ° C, and contributes to the additional compaction of the material.
Кроме борной кислоты температуру синтеза соединений лантана снижают гидроксиды металлов и карбонат кальция, содержащиеся в гальваническом шламе и образующие после разложения активные оксиды. Они же приводят к формированию мелкодисперсной структуры обожженной керамики.In addition to boric acid, the temperature of the synthesis of lanthanum compounds is reduced by metal hydroxides and calcium carbonate contained in the galvanic sludge and forming active oxides after decomposition. They also lead to the formation of a finely divided structure of fired ceramics.
Таким образом, указанный гальванический шлам образует внутри материала поры, большинство из которых затем заполняются стекловидной фазой из соединений лантана, оксида бора и щелочных оксидов. Это способствует проникновению и распространению стекловидной фазы внутри материала. При этом в объеме материала происходит укрупнение участков из стекловидной фазы, которая является более химически стойкой и лучше препятствует проникновению влаги, чем кристаллическая фаза, представленная в основном частицами обожженной глины.Thus, this galvanic sludge forms pores inside the material, most of which are then filled with a vitreous phase from compounds of lanthanum, boron oxide and alkaline oxides. This facilitates the penetration and spread of the vitreous phase within the material. Moreover, in the bulk of the material there is an enlargement of the areas from the glassy phase, which is more chemically resistant and better prevents the penetration of moisture than the crystalline phase, which is mainly represented by particles of baked clay.
Выбор содержания компонентов в шихте также направлен на достижение поставленных технических задач.The choice of the content of the components in the charge is also aimed at achieving the technical objectives.
В связи с необходимостью получения экологически безопасного материала количество вводимого гальванического шлама было ограничено 5 мас. %. Кроме того, при высоком содержании указанного гальванического шлама в шихте при обжиге возникает высокое внутреннее давление, приводящее к образованию трещин в объеме материала и нарушению правильности формы изделий. Более низкое содержание снижает экономию первичных сырьевых ресурсов и не позволяет утилизировать максимально возможное количество гальванического шлама.Due to the need to obtain environmentally friendly material, the amount of input galvanic sludge was limited to 5 wt. % In addition, with a high content of the specified galvanic sludge in the charge during firing, high internal pressure arises, leading to the formation of cracks in the volume of the material and the violation of the correct shape of the products. Lower content reduces the saving of primary raw materials and does not allow to utilize the maximum possible amount of galvanic sludge.
При введении оксида лантана в количестве меньше 5 мас. % не происходит самоглазурования изделий и их физико-механические свойства меняются незначительно. Введение свыше 10 мас. % оксида лантана практически не приводит к дальнейшему повышению прочности, но приводит к потере формы изделиями и повышает себестоимость производства.With the introduction of lanthanum oxide in an amount of less than 5 wt. % there is no self-glazing of products and their physical and mechanical properties change slightly. Introduction over 10 wt. % lanthanum oxide practically does not lead to a further increase in strength, but leads to the loss of shape of products and increases the cost of production.
Введение менее 5 масс. % борной кислоты недостаточно для снижения температуры синтеза соединений лантана, а введение свыше 5 масс. % также приводит к избытку стекловидной фазы и, как следствие, к потере формы изделиями, а также снижению экологической безопасности, что связано с токсичностью самой борной кислоты. Также повышает себестоимость производства.The introduction of less than 5 mass. % boric acid is not enough to lower the temperature of the synthesis of lanthanum compounds, and the introduction of more than 5 mass. % also leads to an excess of the vitreous phase and, as a consequence, to the loss of shape of the products, as well as a decrease in environmental safety, which is associated with the toxicity of boric acid itself. Also increases the cost of production.
Обоснованность и преимущества заявляемого изобретения основаны на измерении физико-механических и эксплуатационных показателей с различным содержанием указанного гальванического шлама (от 1 до 10 мас. %), оксида лантана (от 1 до 15 мас. %) и борной кислоты (от 1 до 10 мас. %).The validity and advantages of the claimed invention are based on the measurement of physical, mechanical and operational indicators with different contents of the specified galvanic sludge (from 1 to 10 wt.%), Lanthanum oxide (from 1 to 15 wt.%) And boric acid (from 1 to 10 wt. .%).
Предпочтительна реализация заявляемого изобретения по следующей технологии: предварительно измельченные и высушенные глина и гальванический шлам, а также оксид лантана и борная кислота стандартной тонкости помола тщательно перемешиваются в сухом состоянии в соответствии с заданной рецептурой. Полученная смесь дополнительно перемешивается с добавлением 8 мас. % воды и из готовой шихты получают сырец при удельном давлении прессования 15 МПа. Затем, минуя стадию сушки, сырец нагревается до 1050°С при скорости нагрева 5°С/мин и выдерживается при максимальной температуре в течение получаса.Preferred is the implementation of the claimed invention by the following technology: pre-crushed and dried clay and galvanic sludge, as well as lanthanum oxide and boric acid of standard fineness, are thoroughly mixed in a dry state in accordance with a given formulation. The resulting mixture is additionally mixed with the addition of 8 wt. % of water and from the finished mixture get raw at a specific pressing pressure of 15 MPa. Then, bypassing the drying stage, the raw material is heated to 1050 ° C at a heating rate of 5 ° C / min and maintained at maximum temperature for half an hour.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами:The invention is illustrated by the following examples:
1. К 92 мас. % глины добавляют 1 мас. % указанного гальванического шлама, 6 мас. % оксида лантана и 1 мас. % борной кислоты, перемешивают и получают материал по указанной технологии;1. To 92 wt. % clay add 1 wt. % of the specified galvanic sludge, 6 wt. % lanthanum oxide and 1 wt. % boric acid, mixed and receive material according to the specified technology;
2. К 90 мас. % глины добавляют 8 мас. % указанного гальванического шлама, 1 мас. % оксида лантана и 1 мас. % борной кислоты, перемешивают и получают материал по указанной технологии;2. To 90 wt. % clay add 8 wt. % of the specified galvanic sludge, 1 wt. % lanthanum oxide and 1 wt. % boric acid, mixed and receive material according to the specified technology;
3. К 85 мас. % глины добавляют 5 мас. % указанного гальванического шлама, 5 мас. % борной кислоты и 5 мас. % оксида лантана, перемешивают и получают материал по указанной технологии;3. To 85 wt. % clay add 5 wt. % of the specified galvanic sludge, 5 wt. % boric acid and 5 wt. % lanthanum oxide, mixed and receive material according to the specified technology;
4. К 82,5 мас. % глины добавляют 5 мас. % указанного гальванического шлама, 7,5 мас. % оксида лантана и 2,5 мас. % борной кислоты, перемешивают и получают материал по указанной технологии;4. To 82.5 wt. % clay add 5 wt. % of the specified galvanic sludge, 7.5 wt. % lanthanum oxide and 2.5 wt. % boric acid, mixed and receive material according to the specified technology;
5. К 75 мас. % глины добавляют 10 мас. % указанного гальванического шлама, 5 мас. % оксида лантана и 10 мас. % борной кислоты, перемешивают и получают материал по указанной технологии.5. To 75 wt. % clay add 10 wt. % of the specified galvanic sludge, 5 wt. % lanthanum oxide and 10 wt. % boric acid, mixed and get the material according to the specified technology.
Свойства материалов, полученных с использованием известного и предлагаемого составов, приведены в таблице 1.The properties of the materials obtained using the known and proposed compositions are shown in table 1.
Источники информацииInformation sources
1. Патент на изобретение №2137731, кл. С04В 33/00, 1999.1. Patent for the invention No. 2137731, class. C04B 33/00, 1999.
2. Патент на изобретение №2308435, кл. С04В 33/138 (2006.01), 2007.2. Patent for invention No. 2308435, class. СВВ 33/138 (2006.01), 2007.
3. Патент на изобретение №2515107, кл. С04В 33/16 (2006.01), 2014.3. Patent for invention No. 2515107, class. СВВ 33/16 (2006.01), 2014.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148997A RU2638596C1 (en) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Charge for producing acid-resistant ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148997A RU2638596C1 (en) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Charge for producing acid-resistant ceramics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638596C1 true RU2638596C1 (en) | 2017-12-14 |
Family
ID=60718805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148997A RU2638596C1 (en) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Charge for producing acid-resistant ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638596C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706285C1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-11-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Ceramic mixture for making front articles |
| RU2711215C1 (en) * | 2018-12-24 | 2020-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Charge for making thermally and chemically resistant ceramic articles |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU922091A1 (en) * | 1979-04-26 | 1982-04-23 | Предприятие П/Я Г-4671 | Method for strengthening optical components |
| WO1992009539A1 (en) * | 1990-11-27 | 1992-06-11 | Beteiligungsgesellschaft Harsch Gmbh Und Co. Kg | Process for fixing filter dust containing heavy metals in ceramic mouldings |
| RU2200721C2 (en) * | 2000-12-26 | 2003-03-20 | Пензенская государственная архитектурно-строительная академия | Ceramic mass for wall ceramics article making |
| RU2425817C1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Method to make porous wall ceramics |
-
2016
- 2016-12-13 RU RU2016148997A patent/RU2638596C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU922091A1 (en) * | 1979-04-26 | 1982-04-23 | Предприятие П/Я Г-4671 | Method for strengthening optical components |
| WO1992009539A1 (en) * | 1990-11-27 | 1992-06-11 | Beteiligungsgesellschaft Harsch Gmbh Und Co. Kg | Process for fixing filter dust containing heavy metals in ceramic mouldings |
| RU2200721C2 (en) * | 2000-12-26 | 2003-03-20 | Пензенская государственная архитектурно-строительная академия | Ceramic mass for wall ceramics article making |
| RU2425817C1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Method to make porous wall ceramics |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706285C1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-11-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Ceramic mixture for making front articles |
| RU2711215C1 (en) * | 2018-12-24 | 2020-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Charge for making thermally and chemically resistant ceramic articles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Antoni et al. | Factors affecting the setting time of fly ash-based geopolymer | |
| Mas et al. | Ceramic tiles waste as replacement material in Portland cement | |
| Zainal Abidin et al. | The effect of bottom ash on fresh characteristic, compressive strength and water absorption of self-compacting concrete | |
| Lorca et al. | Microconcrete with partial replacement of Portland cement by fly ash and hydrated lime addition | |
| WO2015007226A1 (en) | Dolomite composite admixture preparation method and novel application | |
| Lotero et al. | Alkali-activated red ceramic wastes-carbide lime blend: An alternative alkaline cement manufactured at room temperature | |
| da Cruz et al. | Microstructural and mineralogical compositions of metakaolin-lime-recycled gypsum plaster ternary systems | |
| CN102557497B (en) | Method for preparing high-volume cement active mixed material from metal tailings | |
| Jaradat et al. | Effects of micro silica on the compressive strength and absorption characteristics of olive biomass ash-based geopolymer | |
| RU2631447C1 (en) | Ceramic mass for wall lining products manufacture | |
| RU2638596C1 (en) | Charge for producing acid-resistant ceramics | |
| Khitab et al. | Utilization of waste brick powder for manufacturing green bricks and cementitious materials | |
| Faheem et al. | The relationship of Na2SiO3/NaOH ratio, Kaolin/Alkaline activator ratio and sand/kaolin ratio to the strength of kaolin-based non load bearing Geopolymer Brick | |
| Ogundiran et al. | The potential of binary blended geopolymer binder containing Ijero-Ekiti calcined kaolin clay and ground waste window glass | |
| CN107628819A (en) | A kind of method for the porous material that the phase containing melilite is prepared using magnesium slag, flyash, carbide slag | |
| JP6832188B2 (en) | Artificial aggregate and cementum hardened material | |
| CN101205126A (en) | Red-mud coal ash baking-free brick | |
| Borg et al. | PRELIMINARY INVESTIGATION OF GEOPOLYMER BINDER FROM WASTE MATERIALS. | |
| Matos et al. | Strength, ASR and chloride penetration of mortar with granite waste powder | |
| KR20150000535A (en) | Natural hydraulic lime-based mortar composition | |
| Ulubeyli et al. | Ceramic wastes usage as alternative aggregate in mortar and concrete | |
| CN108358664B (en) | Cementing material prepared from fly ash and preparation method thereof | |
| WO2021137787A2 (en) | A binding construction material composition and production method thereof | |
| Ribeiro et al. | Use of calcined bauxite waste as a supplementary cementitious material: study of pozzolanic activity | |
| Niyazbekova et al. | Investigation of the properties of composite materials based on cements containing micro-and nanoparticles from red mud |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181214 |