RU2843326C1 - Method of producing ash ceramic articles - Google Patents
Method of producing ash ceramic articlesInfo
- Publication number
- RU2843326C1 RU2843326C1 RU2024137345A RU2024137345A RU2843326C1 RU 2843326 C1 RU2843326 C1 RU 2843326C1 RU 2024137345 A RU2024137345 A RU 2024137345A RU 2024137345 A RU2024137345 A RU 2024137345A RU 2843326 C1 RU2843326 C1 RU 2843326C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ash
- mpa
- carried out
- strength
- ceramic
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к технологии изготовления изделий зольной керамики с использованием зольных отходов ТЭЦ/ТЭС и может быть использовано при производстве строительных золокерамических изделий широкой номенклатуры, в частности стеновых изделий, кирпичей и стеновых камней, черепицы и пр.The present invention relates to a technology for manufacturing ash ceramic products using ash waste from thermal power plants and can be used in the production of a wide range of ash ceramic building products, in particular wall products, bricks and wall stones, tiles, etc.
Из уровня техники известны различные составы шихты для зольной керамики, способы изготовления из них строительных материалов: RU патент №2183208, опубл. 10.06.2002, МПК7 С04В 33/00, RU патент №2304123, опубл. 10.08.2007, МПК С04В 33/135, RU патент №2326852, опубл. 20.06.2008, МПК С04В 33/138.The prior art discloses various compositions of the batch for ash ceramics, and methods for producing building materials from them: RU patent No. 2183208, published 10.06.2002, IPC7 C04B 33/00, RU patent No. 2304123, published 10.08.2007, IPC C04B 33/135, RU patent No. 2326852, published 20.06.2008, IPC C04B 33/138.
В указанных решениях используются золошлаковые отходы в качестве дешевого наполнителя, которые характеризуются высоким содержанием аморфного кремнезема и глинозема.The solutions mentioned use ash and slag waste as a cheap filler, which is characterized by a high content of amorphous silica and alumina.
RU патент №2183208, сырьевая смесь (1) содержит следующие компоненты: зола ТЭЦ, измельченный кирпичный бой или измельченный отвальный шлак 0,5-10%, опилки или уголь с крупностью частиц не более 5 мм 0,5-15%, гранулированный доменный шлак 0,1-6,9%, глина и/или суглинок - остальное. Некоторые компоненты сырьевой смеси служат для коррекции прочности изделий.RU patent No. 2183208, the raw mix (1) contains the following components: thermal power plant ash, crushed brick scrap or crushed waste slag 0.5-10%, sawdust or coal with a particle size of no more than 5 mm 0.5-15%, granulated blast furnace slag 0.1-6.9%, clay and/or loam - the rest. Some components of the raw mix serve to adjust the strength of the products.
Недостатком известного технического решения (1) является сложность и многокомпонентность состава. При производственной реализации требуются дополнительные технологические единицы, что ведет к неминуемому удорожанию и сложности контроля многокомпонентного сырья. Основным компонентом в смеси (1) является глина или суглинок до 80%, по этой причине снижается процент использования техногенных золошлаковых отходов и, как следствие, объем их утилизации.The disadvantage of the known technical solution (1) is the complexity and multi-component nature of the composition. Additional technological units are required for industrial implementation, which leads to an inevitable increase in cost and complexity of control of multi-component raw materials. The main component in the mixture (1) is clay or loam up to 80%, for this reason the percentage of use of man-made ash and slag waste is reduced and, as a result, the volume of their disposal.
RU патент №2304123, сырьевая смесь (2) содержит следующие компоненты: зола ТЭС 50-60%; каустический магнезит 5-7%, глина 30-40%, керамический бой 3-5%. Разработанная сырьевая смесь (2) содержит в большем количестве золу ТЭС до 60%, чем сырьевая смесь (1) до 10%, но недостаточном для утилизации многотоннажных отходов, при этом многокомпонентность состава создает значительные трудности как в производственной реализации, за счет увеличения единиц технологического оборудования, так и в плане входного контроля компонентов ввиду их разнообразия и возможной вариативности структурных особенностей, которые могут иметь ключевое влияние на показатели качества производимого изделия.RU patent No. 2304123, the raw mix (2) contains the following components: TPP ash 50-60%; caustic magnesite 5-7%, clay 30-40%, ceramic waste 3-5%. The developed raw mix (2) contains more TPP ash up to 60% than the raw mix (1) up to 10%, but it is insufficient for the disposal of large-tonnage waste, while the multi-component composition creates significant difficulties both in industrial implementation, due to the increase in units of process equipment, and in terms of incoming control of components due to their diversity and possible variability of structural features, which can have a key impact on the quality indicators of the manufactured product.
RU патент №2326852, сырьевая смесь (3) для строительной керамики включает следующие компоненты: зола ТЭС - 40-50%; глина - 40-50%, едкий натр - 2-4%; молотый гранулированный шлак силикомарганца - 6-8%. Сырьевая смесь (3) содержит в соотносимом с (2) количестве золу ТЭС 40-50% и глину 40-50%. Недостатком аналога (3) являются все выше перечисленные недостатки изобретений (1) и (2). Кроме того, содержание в смеси едкой щелочи, каковым является едкий натр, требует особого внимания при производственном процессе.RU patent No. 2326852, the raw mix (3) for construction ceramics includes the following components: TES ash - 40-50%; clay - 40-50%, caustic soda - 2-4%; ground granulated silicomanganese slag - 6-8%. The raw mix (3) contains TES ash 40-50% and clay 40-50% in an amount comparable to (2). The disadvantage of the analogue (3) is all the above-mentioned disadvantages of inventions (1) and (2). In addition, the content of caustic alkali in the mixture, which is caustic soda, requires special attention in the production process.
RU патент №2532933 касается сырьевой смеси (4) для изготовления строительных золокерамических изделий и способа изготовления изделий из нее. Сырьевая смесь содержит: зола ТЭС - 50-60%; глина - 32-45,5%, жидкое стекло - 4-6%; углеродная сажа - 0,5-2%. Изготовление изделий осуществлялось методом полусухого формования с дозированием, подсушиванием, перемешиванием до однородной массы, из которой формовались образцы и обжигались при высокой температуре. Недостатками смеси (4) являются все выше перечисленные недостатки (1), (2) и (3).RU patent No. 2532933 concerns a raw mix (4) for the manufacture of ash-ceramic construction products and a method for manufacturing products from it. The raw mix contains: thermal power plant ash - 50-60%; clay - 32-45.5%, liquid glass - 4-6%; carbon black - 0.5-2%. The products were manufactured by a method of semi-dry molding with dosing, drying, mixing until a homogeneous mass was obtained, from which samples were molded and fired at a high temperature. The disadvantages of the mix (4) are all of the above disadvantages (1), (2) and (3).
Патент RU №2532933 выбран в качестве прототипа для способа изготовления золокерамических изделий широкого применения.Patent RU No. 2532933 was selected as a prototype for a method for manufacturing ash-ceramic products for wide application.
Задачей изобретения является упрощение компонентного состава используемого сырья зольной керамики и разработка для него упрощенной технологии изготовления изделий широкого применения с обеспечением требуемого качества изделий, в частности прочности стеновых изделий, а также повышение процента утилизации зольных отходов.The objective of the invention is to simplify the component composition of the raw material used for ash ceramics and to develop a simplified technology for manufacturing products of wide application, ensuring the required quality of the products, in particular the strength of wall products, as well as increasing the percentage of recycling of ash waste.
Техническим результатом являются обеспечение более высокого содержания жидкой фазы исходного сырья и, как следствие, качественное спекание черепка из него, высокая плотность упаковки между частицами золошлакового сырья, однородность структуры черепка, улучшение условий локального разогрева зольнокерамического материала при обжиге сформованных образцов, создание более равномерной температуры внутри низкопористого материала образца, обеспечение полноты спекания черепка из заявленного сырья, уменьшение газовыделения при окислении остатков несгоревших микрочастиц углерода и тем самым исключение деструкции образца золокерамического изделия, высокое качество поверхности образцов без трещин и сколов.The technical result is to ensure a higher content of the liquid phase of the initial raw material and, as a consequence, high-quality sintering of the shard from it, high packing density between the particles of the ash-slag raw material, homogeneity of the shard structure, improvement of the conditions for local heating of the ash-ceramic material during firing of the formed samples, creation of a more uniform temperature inside the low-porosity material of the sample, ensuring complete sintering of the shard from the declared raw material, reduction of gas emission during oxidation of the remains of unburned carbon microparticles and thereby eliminating the destruction of the ash-ceramic product sample, high quality of the sample surface without cracks and chips.
Задача решается, и технический результат достигается составом сырья зольного отхода для строительных материалов зольной керамики, включающим золу ТЭЦ/ГЭС (далее ТЭЦ); в отличие от прототипа состав сырья зольной керамики содержит 100% золу ТЭЦ без иных компонентов с разработанной технологией ее переработки.The problem is solved, and the technical result is achieved by the composition of the raw material of ash waste for building materials of ash ceramics, including ash from thermal power plants/hydroelectric power plants (hereinafter referred to as TPP); unlike the prototype, the composition of the raw material of ash ceramics contains 100% ash from thermal power plants without other components with the developed technology for its processing.
Зола ТЭЦ обладает комплексом уникальных свойств ввиду своего химического и структурного состава. Она может иметь следующий химический состав (%): SiO2 - 40-65%; A12O3 - 10-35%; Fe2O3 - 3-15%; СаО - 3-10%, MgO - 1-5%; R2O - 1-2%; Ti2 - 1-2%; п.п.п. - остальное. Химический состав золошлаковой смеси и традиционно используемых глин для производства керамических материалов практически идентичен, как и минеральный состав итогового зольного черепка и керамического. По существу, изделия зольной керамики получаются из дегидратных глинистых веществ, которые до сжигания твердого топлива (угля) представляли собой каолинит и монтмориллонит.The ash from thermal power plants has a set of unique properties due to its chemical and structural composition. It may have the following chemical composition (%): SiO 2 - 40-65%; Al 2 O 3 - 10-35%; Fe 2 O 3 - 3-15%; CaO - 3-10%, MgO - 1-5%; R 2 O - 1-2%; Ti 2 - 1-2%; pp - the rest. The chemical composition of the ash and slag mixture and the clays traditionally used for the production of ceramic materials are almost identical, as is the mineral composition of the final ash shard and ceramic. In essence, ash ceramics products are obtained from dehydrated clay substances, which before the combustion of solid fuel (coal) were kaolinite and montmorillonite.
Задача решается, и технический результат реализуется способом изготовления изделий зольной керамики из зольных отходов выбранным методом наиболее простого и дешевого полусухого формования, включающим сушку смеси, помол, увлажнение для качественного формования, полусухое прессование в индивидуальной форме и обжиг.The problem is solved and the technical result is realized by the method of manufacturing ash ceramics products from ash waste using the selected method of the simplest and cheapest semi-dry molding, including drying the mixture, grinding, moistening for high-quality molding, semi-dry pressing in an individual mold and firing.
В отличие от прототипа в качестве исходного сырья берут только 100% зольный отход ТЭЦ, помол ведут до значения удельной поверхности заявленной сырьевой смеси в диапазоне от 5000 см2/г до 7500 см2/г, увлажнение измельченного сырья до прессования ведут до влажности 8-14% в зависимости от технологических особенностей производства, в частности от мощности используемого пресса.Unlike the prototype, only 100% ash waste from thermal power plants is used as the initial raw material, grinding is carried out to the value of the specific surface of the declared raw material mixture in the range from 5000 cm2 /g to 7500 cm2 /g, moistening of the crushed raw material before pressing is carried out to a moisture content of 8-14% depending on the technological features of production, in particular on the power of the press used.
Кроме того прессование проводят при давлении от 10 до 25 МПА для обеспечения наиболее однородной структуры, плотности и прочности образца; обжиг проводят при скорости подъема температуры не более 5°С в минуту, значение максимальной температуры обжига устанавливают от 1000°С до 1150°С с длительностью выдержки изделия при максимальной температуре от 1 часа до 2-х часов.In addition, pressing is carried out at a pressure of 10 to 25 MPa to ensure the most uniform structure, density and strength of the sample; firing is carried out at a temperature rise rate of no more than 5°C per minute, the maximum firing temperature is set from 1000°C to 1150°C with the duration of holding the product at the maximum temperature from 1 hour to 2 hours.
При этом вышеуказанные технологические режимы изготовления зольной керамики были разработаны специально для состава только из золы с получением приемлемых эксплуатационных характеристик золокерамических изделий широкого применения.Moreover, the above-mentioned technological modes for the production of ash ceramics were developed specifically for a composition made only of ash, with the aim of obtaining acceptable operational characteristics of ash-ceramic products for a wide range of applications.
Увеличение удельной поверхности зольного отхода выше указанного верхнего значения выбранного интервала приводит к резкому увеличению энергопотребления, при этом в значительной степени снижается коэффициент размолоспособности и, в конечном итоге, не наблюдается существенного прироста прочности. Снижение значения удельной поверхности ниже минимального значения предложенного интервала приводит к ухудшению качества поверхности образцов и к резкому снижению прочности, поскольку при этом недостаточно количества жидкой фазы при спекании черепка и имеет место недостаточно плотная упаковка между частицами золового отхода.An increase in the specific surface area of the ash waste above the specified upper value of the selected interval leads to a sharp increase in energy consumption, while the grindability coefficient is significantly reduced and, ultimately, no significant increase in strength is observed. A decrease in the specific surface area below the minimum value of the proposed interval leads to a deterioration in the quality of the sample surface and a sharp decrease in strength, since there is an insufficient amount of liquid phase during sintering of the shard and there is insufficiently dense packing between the ash waste particles.
Содержание несгоревшего топлива в используемом зольном отходе в увеличенном по отношению к прототипу его количестве в исходном сырье обеспечивает возможность создания более равномерного локального разогрева материала при обжиге керамических изделий по отношению к аналогам и обеспечивает более равномерную температуру внутри изделия в отличие от многокомпонентного состава смеси прототипа. Поскольку зола ТЭЦ более чем на 50% состоит из стеклофазы, которая, в свою очередь, является легкоплавким компонентом в структуре золы, ее количества больше по отношению к многокомпонентному сырьевому составу, появляется возможность более качественного спекания золокерамического черепка с минимальной пористостью и достаточной прочностью. Этот результат от использования только зольных отходов в шихте зольной керамики неизвестен.The content of unburned fuel in the used ash waste in an increased amount in relation to the prototype in the initial raw material provides the possibility of creating a more uniform local heating of the material during firing of ceramic products in relation to analogues and provides a more uniform temperature inside the product in contrast to the multicomponent composition of the prototype mixture. Since the ash of the thermal power plant consists of more than 50% glass phase, which, in turn, is a low-melting component in the ash structure, its amount is greater in relation to the multicomponent raw material composition, it becomes possible to sinter the ash-ceramic shard with a higher quality with minimal porosity and sufficient strength. This result from the use of only ash waste in the ash ceramics batch is unknown.
Скорость подъема температуры установлена по результатам эксперимента; замедление скорости подъема приводит к снижению производительности и не вносит вклад в улучшение физико-механических характеристик. Увеличение скорости подъема температуры сверх указанной приводит к деструкции образцов из-за интенсивного газовыделения при окислении оставшихся несгоревших микрочастиц угля.The rate of temperature rise is determined based on the results of the experiment; slowing down the rate of rise leads to a decrease in productivity and does not contribute to the improvement of physical and mechanical characteristics. Increasing the rate of temperature rise above the specified one leads to the destruction of samples due to intensive gas evolution during oxidation of the remaining unburned microparticles of coal.
Значение диапазона максимальной температуры обжига установлено по результатам эксперимента, снижение температуры приводит к резкому снижению прочности изделия из-за недостаточно качественного спекания образца и недостаточного объема жидкой фазы. Увеличение температуры выше приведенного значения не приводит к улучшению физико-механических характеристик, но приводит к деструкции образца - оплавлению.The value of the maximum firing temperature range is determined based on the results of the experiment; a decrease in temperature leads to a sharp decrease in the strength of the product due to insufficiently high-quality sintering of the sample and insufficient volume of the liquid phase. An increase in temperature above the given value does not lead to an improvement in the physical and mechanical characteristics, but leads to the destruction of the sample - melting.
Длительность выдержки установлена экспериментально, предельные ее значения выбраны исходя из полноты прохождения реакций при спекании черепка из золошлакового сырья. Кроме того, время выдержки влияет на цвет керамического черепка.The holding time was determined experimentally, its limit values were chosen based on the completeness of reactions during sintering of the shard from ash and slag raw materials. In addition, the holding time affects the color of the ceramic shard.
Из известного заявителю уровня техники не обнаружены решения для производства строительных золокерамических изделий, использующие 100% золы ТЭЦ, что указывает на новизну заявленного количественного состава сырья зольной керамики.From the prior art known to the applicant, no solutions for the production of ash-ceramic construction products using 100% thermal power plant ash were found, which indicates the novelty of the declared quantitative composition of the ash ceramics raw materials.
Приведенные технологические режимы способа изготовления изделий золокерамики изобретения, в частности пределы удельной поверхности частиц сырья, неизвестны.The given technological modes of the method for manufacturing the ash ceramic products of the invention, in particular the limits of the specific surface area of the raw material particles, are unknown.
Способ получения изделий из заявленной сырьевой смеси осуществляли способом полусухого прессования следующим образом.The method for obtaining products from the declared raw material mixture was carried out by the method of semi-dry pressing as follows.
В качестве золы использовалась зола ТЭЦ-10, г. Ангарск, а также Ново-Зиминской ТЭЦ Иркутской области, следующего состава: минералогический состав: кристаллическая фаза 49%, в том числе муллит 35,5%, кварц 13,5%, химический состав (%): SiO2 - 49; A12O3 - 31; Fe2O3 (общ.) - 9,8; СаО - 4, MgO - 1,5; SO3 - 2, п.п.п. 2,7.The ash used was from TPP-10, Angarsk, and also from Novo-Ziminskaya TPP, Irkutsk Region, with the following composition: mineralogical composition: crystalline phase 49%, including mullite 35.5%, quartz 13.5%, chemical composition (%): SiO 2 - 49; Al 2 O 3 - 31; Fe 2 O 3 (total) - 9.8; CaO - 4, MgO - 1.5; SO 3 - 2, pp 2.7.
Предварительно высушенную до постоянной массы золу измельчали в лабораторной мельнице до удельной поверхности частиц золы в диапазоне от 5000 см2/г до 7500 см2/г. После этого золу увлажняли в лабораторном смесителе водой до влажности 8-14% и перемешивали до однородного состояния. Далее проводили прессование увлажненной массы в пресс-формах на лабораторном прессе при давлении в диапазоне от 10 МПА до 25 МПА. Полученные образцы обжигали в печи при температуре 1000°С - 1150°С. Скорость подъема температуры не превышала 5°С в минуту. Длительность выдержки изделия при максимальной температуре составила от 1 до 2-х часов.The ash, pre-dried to a constant mass, was ground in a laboratory mill to a specific surface area of ash particles in the range from 5000 cm2 /g to 7500 cm2 /g. After that, the ash was moistened with water in a laboratory mixer to a moisture content of 8-14% and mixed until homogeneous. Then, the moistened mass was pressed in molds on a laboratory press at a pressure in the range from 10 MPa to 25 MPa. The resulting samples were fired in a furnace at a temperature of 1000°C - 1150°C. The rate of temperature increase did not exceed 5°C per minute. The duration of holding the product at the maximum temperature was from 1 to 2 hours.
Испытания проводились аналогично методикам, приведенным в ГОСТ Р 58527-2019 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе, ГОСТ 7025-91 Межгосударственный стандарт КИРПИЧ и КАМНИ керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.The tests were carried out similarly to the methods given in GOST R 58527-2019 Wall materials. Methods for determining compressive and bending strength limits, GOST 7025-91 Interstate standard Ceramic and silicate BRICKS and STONES. Methods for determining water absorption, density and frost resistance control.
Заявляемое изобретение поясняется конкретными примерами выполнения. В Таблице отражено содержание золовых отходов для изобретения и прототипа, а также технологические характеристики изготовления образцов из этих отходов и их физико-механические показатели.The claimed invention is explained by specific examples of implementation. The Table reflects the content of ash waste for the invention and prototype, as well as the technological characteristics of the manufacture of samples from this waste and their physical and mechanical properties.
Пример 1 реализации изобретения. Способ получения изделий из заявленного сырья осуществляли способом полусухого прессования. Предварительно высушенную золу в количестве 1000 грамм измельчали в вибрационно-шаровой мельнице СВМ-3 до удельной поверхности 5000 см2/г. После этого золу увлажняли водой 14% от массы сухого исходного сырья (140 миллилитров воды), обеспечивающей формовочную влажность 14%. Далее проводили прессование смеси в пресс-формах на лабораторном прессе ИП500 при давлении в 10 МПА. Полученные образцы обжигали при температуре 1000°С. Скорость подъема температуры выдерживали 5°С в минуту. Время выдержки образца при максимальной температуре 1000°С составило 1 час. Прочность на сжатие 4,8 МПА, прочность на изгиб 0,8 МПА немного не дотягивают до марки кирпича 50, но использование золокерамического изделия по примеру 1 допустимо в качестве кирпича в перегородках стеновых материалов в не сейсмических районах.Example 1 of the invention implementation. The method for producing articles from the claimed raw materials was carried out by the semi-dry pressing method. Preliminarily dried ash in the amount of 1000 grams was ground in a vibration ball mill SVM-3 to a specific surface of 5000 cm 2 /g. After that, the ash was moistened with water 14% of the dry raw material weight (140 milliliters of water), providing a molding moisture content of 14%. Then, the mixture was pressed in molds on an IP500 laboratory press at a pressure of 10 MPa. The resulting samples were fired at a temperature of 1000 °C. The temperature rise rate was maintained at 5 °C per minute. The sample was held at a maximum temperature of 1000 °C for 1 hour. Compressive strength of 4.8 MPa, bending strength of 0.8 MPa are slightly below grade 50 brick, but the use of ash-ceramic product according to example 1 is acceptable as a brick in partitions of wall materials in non-seismic areas.
Пример 2 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Давление прессования составило 25 МПА. Прочность на сжатие составила 5,1 МПА, прочность на изгиб 0,93 МПА, что удовлетворяет требованиям к керамическим кирпичам марки 50; данное изделие может быть использовано в малоэтажном строительстве и в качестве материала для устройства межкомнатных перегородок.Example 2 of the invention was carried out in accordance with example 1, with the following changes. The pressing pressure was 25 MPa. The compressive strength was 5.1 MPa, the bending strength was 0.93 MPa, which meets the requirements for ceramic bricks of grade 50; this product can be used in low-rise construction and as a material for the construction of interior partitions.
Пример 3 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Удельная поверхность частиц исходного сырья составила 7500 см/г, давление прессования 25 МПА, максимальная температура обжига 1150°С при выдержке при максимальной температуре 1 час. Увеличение удельной поверхности золы позволило по сравнению с предыдущими примерами значительно повысить прочностные характеристики. Прочность на сжатие составила 46,3 МПА, прочность на изгиб 6,4 МПА. С такими прочностными характеристикам изделия по примеру 3 могут быть использованы в качестве керамических кирпичей марки 450, для изготовления черепицы, керамической облицовочной плитки.Example 3 of the invention was carried out in accordance with Example 1, with the following changes. The specific surface area of the feedstock particles was 7500 cm/g, the pressing pressure was 25 MPa, the maximum firing temperature was 1150°C with holding at the maximum temperature for 1 hour. The increase in the specific surface area of the ash made it possible to significantly increase the strength characteristics compared to the previous examples. The compressive strength was 46.3 MPa, the bending strength was 6.4 MPa. With such strength characteristics, the products according to Example 3 can be used as ceramic bricks of grade 450, for the manufacture of roofing tiles, ceramic facing tiles.
Пример 4 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Формовочная влажность 8%. Удельная поверхность частиц исходного сырья после помола 7500 см2/г, давление прессования 12 МПА, максимальная температура обжига 1150°С при выдержке при максимальной температуре 1,5 часа. Увеличение выдержки образца до 1,5 часов позволило немного улучшить прочностные характеристики в связи с более полным спеканием черепка. Уменьшение скорости подъема температуры обжига с 5°С до 4°С в мин не ухудшило характеристик образца. Прочность на сжатие составила 48,4 МПА, прочность на изгиб 6,9 МПА. Изделия по примеру 4 могут быть использованы в качестве керамических кирпичей, для изготовления черепицы, керамической облицовочной плитки.Example 4 of the invention was carried out in accordance with Example 1, with the following changes. Molding humidity 8%. Specific surface area of the feedstock particles after grinding 7500 cm2 /g, pressing pressure 12 MPa, maximum firing temperature 1150°C with holding at the maximum temperature for 1.5 hours. Increasing the holding time of the sample to 1.5 hours made it possible to slightly improve the strength characteristics due to more complete sintering of the shard. Reducing the rate of increase in the firing temperature from 5°C to 4°C per min did not worsen the characteristics of the sample. Compressive strength was 48.4 MPa, bending strength 6.9 MPa. The products according to Example 4 can be used as ceramic bricks, for the manufacture of roof tiles, ceramic facing tiles.
Пример 5 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Формовочная влажность 8%. Удельная поверхность частиц сырья 7500 см2/г, давление прессования 20 МПА, максимальная температура обжига 1150°С при выдержке при максимальной температуре 2 часа. Увеличение выдержки образца до 2-х часов позволило дополнительно по сравнению с примером 4 улучшить прочностные характеристики в связи с более полным спеканием черепка. Уменьшение скорости подъема температуры обжига до 3°С в мин не ухудшило характеристик образца. Прочность на сжатие составила 52,6 МПА, прочность на изгиб 7,6 МПА. Изделия по примеру 5 также могут быть использованы в качестве керамических кирпичей, для изготовления черепицы, керамической облицовочной плитки.Example 5 of the invention was carried out in accordance with Example 1, with the following changes. Molding humidity 8%. Specific surface area of raw material particles 7500 cm2 /g, pressing pressure 20 MPa, maximum firing temperature 1150°C with holding at the maximum temperature for 2 hours. Increasing the holding time of the sample to 2 hours allowed to further improve the strength characteristics compared to Example 4 due to more complete sintering of the shard. Reducing the rate of increase in the firing temperature to 3°C per min did not worsen the characteristics of the sample. Compressive strength was 52.6 MPa, bending strength 7.6 MPa. The products according to Example 5 can also be used as ceramic bricks, for the manufacture of roof tiles, ceramic facing tiles.
Пример 6 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Формовочная влажность 15%. Удельная поверхность частиц сырья 4500 см2/г, давление прессования 30 МПА, скорость нарастания температуры до максимальной 6°С, максимальная температура обжига 950°С при выдержке при максимальной температуре 2,5 час. Выход нескольких характеристик использованного режима за пределы заявленных интервалов резко ухудшил прочностные показатели образцов 2,8 МПА на сжатие, 0,4 МПА на изгиб, что сделало недопустимым их использование в строительстве. Не помогла и большая выдержка обжига 2,5 при пониженной температуре обжига 950°С.Example 6 of the invention implementation was carried out in accordance with Example 1, with the following changes. Molding humidity 15%. Specific surface area of raw material particles 4500 cm2 /g, pressing pressure 30 MPa, temperature increase rate to maximum 6°C, maximum firing temperature 950°C with holding at maximum temperature for 2.5 hours. The exit of several characteristics of the used mode beyond the declared intervals sharply worsened the strength properties of the samples 2.8 MPa for compression, 0.4 MPa for bending, which made their use in construction unacceptable. A longer firing holding of 2.5 at a lower firing temperature of 950°C did not help either.
Пример 7 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Формовочная влажность 8%. Удельная поверхность частиц сырья 8000 см2/г достигнута с неоправданным превышением электроэнергии, давление прессования 8 МПА явилось недостаточным, края образца получились неровными; скорость нарастания температуры до максимальной установлена 8°С в мин; это вызвало частичную деструкцию образца, усиленную излишне высокой температурой обжига 1200°С при выдержке при максимальной температуре 0,8 часа. Недостаточная время выдержки образца при максимальной температуре проявилась в недостаточно спеченном его виде. Все это привело к разбраковке образца по его внешнему виду, несмотря на его достаточно высокие прочностные свойства 42,1 МПА на сжатие, 5,4 МПА на изгиб.Example 7 of the invention was carried out in accordance with Example 1, with the following changes. Molding humidity 8%. The specific surface area of the raw material particles of 8000 cm2 /g was achieved with an unjustified excess of electrical energy, the pressing pressure of 8 MPa was insufficient, the edges of the sample were uneven; the rate of temperature increase to the maximum was set at 8 °C per min; this caused partial destruction of the sample, enhanced by an excessively high firing temperature of 1200 °C with holding at the maximum temperature for 0.8 hours. Insufficient holding time of the sample at the maximum temperature manifested itself in its insufficiently sintered form. All this led to the rejection of the sample based on its appearance, despite its sufficiently high strength properties of 42.1 MPa for compression, 5.4 MPa for bending.
Пример 8 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Влажность несколько превысили и определили 14%; удельная поверхность находится в заявленных пределах и составляет 5500 см2/г, давление прессования 25 МПА, наибольшая температура обжига 1100°С при скорости подъема 1°С в мин и выдержке образца при максимальной температуре 2,0 часа. Результаты измерения прочности на сжатие 9,7 МПА и на изгиб 1,6 МПА оказались достаточными для использования при производстве стеновых материалов.Example 8 of the invention was carried out in accordance with example 1, with the following changes. The humidity was slightly exceeded and determined to be 14%; the specific surface is within the stated limits and is 5500 cm2 /g, the pressing pressure is 25 MPa, the highest firing temperature is 1100°C at a lifting rate of 1°C per min and holding the sample at the maximum temperature for 2.0 hours. The results of measuring the compressive strength of 9.7 MPa and the bending strength of 1.6 MPa were sufficient for use in the production of wall materials.
Пример 9 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Формовочная влажность 7%. Удельная поверхность частиц сырья 7500 см2/г, максимальная температура обжига 1050°С. Полученные прочностные свойства 12,7 МПА на сжатие, 1,79 МПА на изгиб приемлемы для использования образцов керамики в изготовлении стеновых материалов в строительстве.Example 9 of the invention was carried out in accordance with example 1, with the following changes. Molding humidity 7%. Specific surface area of raw material particles 7500 cm2 /g, maximum firing temperature 1050°C. The obtained strength properties of 12.7 MPa for compression, 1.79 MPa for bending are acceptable for using ceramic samples in the manufacture of wall materials in construction.
Пример 10 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Формовочная влажность 8%. Удельная поверхность частиц сырья 5500 см2/г, максимальная температура обжига 1150°С. Такие изменения режимов сказались на улучшении прочностных характеристик на сжатие 19,8 МПА, на изгиб 2,47 МПА по сравнению с примером 9. Хорошие прочностные характеристики образцов позволяют их использовать при производстве стеновых строительных материалов.Example 10 of the invention implementation was carried out in accordance with example 1, with the following changes. Molding humidity 8%. Specific surface area of raw material particles 5500 cm2 /g, maximum firing temperature 1150°C. Such changes in the modes affected the improvement of the strength characteristics for compression 19.8 MPa, for bending 2.47 MPa compared to example 9. Good strength characteristics of the samples allow their use in the production of wall building materials.
Пример 11 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Формовочная влажность 8%. Удельная поверхность золы 7500 см2/г, давление при прессовании 25 МПА, максимальная температура обжига 1150°С с выдержкой при ней 1 час. Выполнение условий заявленного способа с изначально высокой степенью помола в заявленных пределах привело к высоким прочностным характеристикам на сжатие 49,8 МПА, на изгиб 7,2 МПА и использованию их в строительстве при производстве стеновых материалов.Example 11 of the invention implementation was carried out in accordance with example 1, with the following changes. Molding humidity 8%. Specific surface area of ash 7500 cm2 /g, pressing pressure 25 MPa, maximum firing temperature 1150°C with holding at it for 1 hour. Fulfilment of the conditions of the claimed method with an initially high degree of grinding within the claimed limits led to high strength characteristics for compression 49.8 MPa, for bending 7.2 MPa and their use in construction in the production of wall materials.
Пример 12 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями. Удельная поверхность золы 8500 см2/г при значительных энергозатратах, давление при прессовании 25 МПА, максимальная температура обжига 1000°С с выдержкой при ней 1 час.Example 12 of the invention implementation was carried out in accordance with example 1, with the following changes. The specific surface area of ash was 8500 cm2 /g with significant energy consumption, the pressing pressure was 25 MPa, the maximum firing temperature was 1000°C with holding at it for 1 hour.
При этом за счет меньшей температуры обжига в пределах заявленного интервала и меньшего времени обжига по отношению к предыдущему примеру 11 показатели прочности образцов снижены на сжатие 13,8 МПА, на изгиб 2,2 МПА, но достаточны для использования в производстве стеновой строительной золокерамики.At the same time, due to the lower firing temperature within the stated range and the shorter firing time in relation to the previous example 11, the strength indicators of the samples are reduced for compression 13.8 MPa, for bending 2.2 MPa, but are sufficient for use in the production of wall construction ash ceramics.
Пример 13 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, с изменением влажности золы перед прессованием до 9%. Такое изменение влажности в пределах заявленного интервала по сравнению с примером 1 привело к улучшению прочностных показателей на сжатие 6,8 МПА, на изгиб 0,79 МПА и позволяет использовать данную технологию в производстве стеновой строительной золокерамики.Example 13 of the invention implementation was carried out in accordance with example 1, with a change in the ash humidity before pressing to 9%. Such a change in humidity within the declared range compared to example 1 led to an improvement in the strength indicators for compression of 6.8 MPa, for bending of 0.79 MPa and allows using this technology in the production of wall construction ash ceramics.
Пример 14 реализации изобретения проводили в соответствии с примером 1, со следующими изменениями: влажность 12%, удельная поверхность золы 7500 см2/г. Такие изменения в заявленных интервалах по сравнению с предыдущими примерами позволили значительно повысить прочностные характеристики на сжатие 61,4 МПА, на изгиб 7,8 МПА, что является хорошим результатом даже для многокомпонентных систем аналогов/прототипа. Указанный пример способа изготовления золокерамики может быть использован для изготовления стеновых кирпичей высокой марочности.Example 14 of the invention implementation was carried out in accordance with example 1, with the following changes: humidity 12%, specific surface area of ash 7500 cm2 /g. Such changes in the declared intervals compared to the previous examples allowed to significantly increase the strength characteristics for compression 61.4 MPa, for bending 7.8 MPa, which is a good result even for multicomponent systems of analogs/prototypes. The specified example of the method for producing ash ceramics can be used for the production of high-grade wall bricks.
Пример 15 приведен для прототипа, для которого необходимые данные взяты из описания RU 2532933.Example 15 is given for a prototype for which the necessary data are taken from description RU 2532933.
Исходя из анализа режимов изготовления и полученных результатов золокерамических изделий из однокомпонентного дешевого сырья по принципиально простой, но новой технологии производства золокерамических изделий, можно сделать вывод, что показатели прочности его образцов несколько хуже, но в некоторых случаях превышают показатели многокомпонентных систем, в том числе прототипа. Однако их даже пониженные значения по отношению к прототипу позволяют использовать предложенный способ изготовления золокерамики для производства широкой номенклатуры строительных изделий как со сниженными требованиями прочности для устройства внутренних перегородок, для малоэтажного строительства, так и с высокими требованиями, для высотного домостроительства, т.е. предложенный способ предназначен для изготовления изделий широкого применения. Полученные прочностные характеристики способа по изобретению удовлетворяют требованиям применения.Based on the analysis of the manufacturing modes and the obtained results of ash-ceramic products from single-component cheap raw materials using a fundamentally simple but new technology for producing ash-ceramic products, it can be concluded that the strength indicators of its samples are somewhat worse, but in some cases exceed the indicators of multicomponent systems, including the prototype. However, even their reduced values in relation to the prototype allow using the proposed method for producing ash-ceramics for the production of a wide range of building products both with reduced strength requirements for the construction of internal partitions, for low-rise construction, and with high requirements, for high-rise housing construction, i.e. the proposed method is intended for the manufacture of products of wide application. The obtained strength characteristics of the method according to the invention meet the application requirements.
Предложенный способ изготовления однокомпонентной золокерамики очень чувствителен к изменению заявленных режимов, особенно в отношении удельной поверхности золы, но прост по сравнению с производством керамики из многокомпонентного сырья, устраняет его отмеченные выше недостатки, резко удешевляет технологию производства строительных золокерамических изделий и ускоряет утилизацию многотоннажных золовых отходов повсеместно работающих ТЭЦ.The proposed method for producing single-component ash ceramics is very sensitive to changes in the declared modes, especially with respect to the specific surface area of the ash, but is simple compared to the production of ceramics from multi-component raw materials, eliminates its above-mentioned shortcomings, significantly reduces the cost of the technology for producing construction ash ceramic products and accelerates the disposal of large-tonnage ash waste from thermal power plants operating everywhere.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2843326C1 true RU2843326C1 (en) | 2025-07-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1189847A1 (en) * | 1983-05-10 | 1985-11-07 | Кировский Политехнический Институт | Raw mixture for manufacturing ceramic articles |
| US6342461B1 (en) * | 1998-10-15 | 2002-01-29 | Ki-Gang Lee | Ceramic composition made from waste materials and method for manufacturing the same |
| RU2379258C1 (en) * | 2008-04-21 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof |
| RU2532933C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) | Raw material mixture for production of ashceramic products |
| RU2688536C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-05-21 | Дмитрий Валентинович Шкутник | Method for production of technogenic soil of bep on the basis of ash-slag wastes (versions) and technogenic soil of bep |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1189847A1 (en) * | 1983-05-10 | 1985-11-07 | Кировский Политехнический Институт | Raw mixture for manufacturing ceramic articles |
| US6342461B1 (en) * | 1998-10-15 | 2002-01-29 | Ki-Gang Lee | Ceramic composition made from waste materials and method for manufacturing the same |
| RU2379258C1 (en) * | 2008-04-21 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Method of manufacturing structural, heat insulating ceramics and composition for manufacturing thereof |
| RU2532933C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) | Raw material mixture for production of ashceramic products |
| RU2688536C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-05-21 | Дмитрий Валентинович Шкутник | Method for production of technogenic soil of bep on the basis of ash-slag wastes (versions) and technogenic soil of bep |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Azevedo et al. | Influence of sintering temperature of a ceramic substrate in mortar adhesion for civil construction | |
| RU2640684C2 (en) | Processing of fly ash and manufacture of products containing compositions based on fly ash | |
| US20070221100A1 (en) | Process for the preparation of self-glazed geopolymer tile from fly ash and blast furnace slag | |
| Tonnayopas | Green building bricks made with clays and sugar cane bagasse ash | |
| Mustafi et al. | Effect of waste glass powder on physico-mechanical properties of ceramic tiles | |
| Wongpattanawut et al. | Effect of curing temperature on mechanical properties of sanitary ware porcelain based geopolymer mortar | |
| Ogundiran et al. | The potential of binary blended geopolymer binder containing Ijero-Ekiti calcined kaolin clay and ground waste window glass | |
| RU2843326C1 (en) | Method of producing ash ceramic articles | |
| RU2387617C1 (en) | Method for production of raw materials mix for ash-ceramic wall materials | |
| RU2231505C1 (en) | Ceramic mass for making wall and facing articles | |
| Boulaiche et al. | Reuse of sanitary ceramic waste in the production of vitreous china bodies | |
| RU2327666C1 (en) | Method of manufacture of wall ceramics using sedimentary high-silica rocks, stock for wall ceramics, and aggregate for wall ceramics | |
| RU2197446C2 (en) | Ceramic mass for manufacture of ceramic brick | |
| Uderbayev et al. | Physical and mechanical properties of ceramic brick using rice husk and ash of thermal power plants | |
| LT5834B (en) | Clinker ceramics and method for obtaining thereof | |
| KR101909079B1 (en) | Composition including stone dust used for manufacturing porous ceramic panel and porous ceramic panel manufactured using the same | |
| JP7041918B2 (en) | Geopolymer cured product with high bending performance and its manufacturing method | |
| RU2422409C1 (en) | Method of making porous building bricks | |
| JP2004300026A (en) | Alumina-based porous ceramics and method for producing the same | |
| RU2496742C1 (en) | Ceramic mixture | |
| CN102166784A (en) | Production method for forming attapulgite porous ceramic by pressing method | |
| RU2837030C1 (en) | Mixture for making ceramic bricks | |
| RU2085534C1 (en) | Method of making brick, block, facing plate, plate for internal wall facing | |
| RU2318772C1 (en) | Method of manufacture of wall ceramic articles, raw charge for manufacture of wall ceramic articles and filler for wall ceramic articles | |
| RU2816936C1 (en) | Ceramic mixture for making bricks |