[go: up one dir, main page]

WO2013039427A1 - Способ изготовления пористых строительных изделий - Google Patents

Способ изготовления пористых строительных изделий Download PDF

Info

Publication number
WO2013039427A1
WO2013039427A1 PCT/RU2012/000716 RU2012000716W WO2013039427A1 WO 2013039427 A1 WO2013039427 A1 WO 2013039427A1 RU 2012000716 W RU2012000716 W RU 2012000716W WO 2013039427 A1 WO2013039427 A1 WO 2013039427A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
raw materials
heating
carried out
raw material
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2012/000716
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Эдуард Григорьевич КОКАЯ
Илья Эдуардович КОКАЯ
Медея Михайловна МЧЕДЛИШВИЛИ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to NO12832083A priority Critical patent/NO2738149T3/no
Priority to EP12832083.5A priority patent/EP2738149B1/en
Priority to ES12832083.5T priority patent/ES2669049T3/es
Publication of WO2013039427A1 publication Critical patent/WO2013039427A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • C04B33/32—Burning methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B5/00—Producing shaped articles from the material in moulds or on moulding surfaces, carried or formed by, in or on conveyors irrespective of the manner of shaping
    • B28B5/04—Producing shaped articles from the material in moulds or on moulding surfaces, carried or formed by, in or on conveyors irrespective of the manner of shaping in moulds moved in succession past one or more shaping stations
    • 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
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any of groups F27B1/00 - F27B15/00
    • F27B17/0016—Chamber type furnaces
    • F27B17/0041—Chamber type furnaces specially adapted for burning bricks or pottery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/16—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00905—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as preforms
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5463—Particle size distributions
    • C04B2235/5472—Bimodal, multi-modal or multi-fraction
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6565—Cooling rate
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/721—Carbon content
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/727—Phosphorus or phosphorus compound content
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • 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

Definitions

  • the invention relates to the field of construction, in particular the production of ceramic products for construction purposes and can be used in the manufacture of bricks, small-sized ceramic stones, tiles, large-sized wall blocks, heat-insulating plates and shells for pipelines.
  • the disadvantages of the described methods are to obtain products with relatively low physical and mechanical properties and high energy intensity of the process.
  • the disadvantage of this method is its high energy consumption and the complexity of the technological process, due to the presence of two stages of molding, on the first of which blanks are molded, and on the second - products of a given shape.
  • the technical result to which the claimed invention is directed is to simplify the technological process of manufacturing porous building products from intumescent natural clay raw materials while maintaining their physical and mechanical properties, and, as a result, reducing the cost of products by reducing energy consumption.
  • the claimed method of manufacturing porous building products from swellable natural clay raw materials is environmentally friendly, since it is characterized by the absence of such by-products as oxides of carbon, nitrogen and its compounds.
  • the specified technical result is achieved due to the fact that in the method of manufacturing porous building products from swellable natural clay raw materials, including the preparation of raw materials, molding, two-stage heating with exposure to expansion and stabilization, the first stage of heating is carried out before molding and is carried out simultaneously with the transportation of raw materials to the loading zone into the mold, molding is carried out in the form of a muffle furnace with a lid, the second stage of heating is carried out at at least 1250 ° C for at least 10 min., and stabilization is carried out in an inclined tunnel furnace, the temperature inside which at the inlet is at least 900 ° C, with further cooling of the final product at a speed of no more than 120 deg / h with cooling products at the output no more than 30 - 40 ° ⁇ .
  • the physico-mechanical properties of the final product may vary depending on the amount of raw material poured into the form.
  • Figure 1 presents the process flow diagram, where: 1 - receiving hopper with dispenser;
  • the raw materials for the production of porous building products can be clay shales, mudstones - products of the removal of mudflows of rivers (Dagestan), mine workings, overburden dumps of mine departments (Bakal, Chelyabinsk region), existing quarries and dumps of clay shales (Zamchalovo, Rostov region) and other shale quarries, the production waste of which exceeds the volume of output.
  • a method of manufacturing porous building products from intumescent natural clay raw materials includes the following process cycles:
  • the raw materials are divided into fractions and, if necessary, the raw materials are crushed to the desired size.
  • the crushing and screening unit and the sand washer can be equipped. So, for example, at the riverbed of Dagestan, the particle size distribution varies from dust to 100 mm or more, which allows you to sort the raw materials using a sieve and a sand washer, without additional crushing. In other cases, the crushing and screening unit can be located both at the quarry and at the production site.
  • the raw materials are loaded with grabs into the receiving hoppers 1, of which the batchers are fed to a horizontal conveyor, overloading the raw materials into a thermally insulated conveyor 2 with electric heating.
  • the amount of raw material supplied by the dispenser to the conveyor is determined depending on the density of the final product. As a result of experimental studies, it was found that if in a form of 5 liters. fill up no more than 2 kg of raw materials, the density of the finished product will be 400 kg / m. With an increase in the amount of raw materials to be hardened, the density of the finished product will increase, in particular, with filling not more than 3 and not more than 4 kg, the density of the product will be 600 and 800 kg / m 3, respectively.
  • a thermally insulated conveyor with electric heating for example, a screw conveyor can be used. When passing in this conveyor, the raw material is heated from 500 to 800 ° C (the temperature is selected depending on the required production capacity).
  • the raw material heated to the required temperature is portion-loaded into the mold, which is used as a muffle furnace with a lid.
  • the raw material After the raw material is loaded into a constantly operating muffle furnace, it is heated to a temperature of at least 1250 ° C with a delay of at least 10 minutes. During this operation, cracking, expansion and molding of the product occur with a short time interval.
  • a temperature of at least 1250 ° C As already mentioned above, depending on the amount of raw material loaded into the mold in the form closed by a lid, products with desired physical and mechanical characteristics are obtained.
  • samples were obtained with a bulk density of 270, 375, 750 kg / m 3 with a strength of 7.9, respectively; 10.4 and 2.4 kgf / cm, which proves the possibility of obtaining products of any density, up to the bulk density of bulk raw materials.
  • the reducing medium contains the necessary amount of oxygen in the oxides and in water (in bound form); when using electricity for the process of heating raw materials, there is no need to supply additional oxygen.
  • the absence of the need for additional oxygen eliminates the removal of small particles from the heating zone, which are formed as a result of cracking of Si0 2 and by-products such as carbon oxides, nitrogen and its compounds, which allows working with a feed fraction of 0.5 to 20 mm.
  • the enclosed space of the mold and the bubbling effect of the expansion mechanism it is possible to create a product of any shape with a pumice-like structure throughout the mass.
  • the finished product is removed from the mold, the result of which is a sharp decrease in its temperature on the surface (on average, up to 800 ° C) which fixes the outer shell of the product, allowing it to be moved to an inclined tunnel furnace, at the inlet of which the temperature is not maintained less than 900 ° C, due to which the product, externally, first heats up to this temperature, and then slowly moves through the mass in the process of moving through the tunnel kiln.
  • the cooling process takes 6-7 hours in time, during which the temperature drops at a speed not exceeding 120 deg / h so that at the outlet of the tunnel kiln the product temperature is ensured no more than 30-40 ° ⁇ .
  • porous building products from swellable natural clay raw materials allows you to quickly change the characteristics of the products, such as bulk density, which can range from 200 to 900 kg / m

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

 Изобретение относится к способу изготовления пористых строительных изделий, таких как кирпич, керамические камни, черепица, крупноразмерные стеновые блоки, тротуарные изделия и т.п. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат при сохранении их физико-химических показателей. Способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья включает подготовку сырья, формование, двухстадийный нагрев с выдержкой до вспучивания и стабилизацию. Причем первая стадия нагрева осуществляется перед формованием и проводится одновременно с транспортировкой сырья в зону загрузки в форму. Формование осуществляется в форме, выполненной в виде муфельной печи с крышкой, а вторая стадия нагрева осуществляется при температуре не менее 1250°С в течение не менее 10 мин. Стабилизация проводится в наклонной туннельной печи, температура внутри которой на входе составляет не менее 900°С с дальнейшим охлаждением конечного изделия со скоростью не более 120 град/час с обеспечением охлаждения изделий на выходе не более 30-40°С.

Description

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Область техники
Изобретение относится к области строительства, в частности к производству керамических изделий строительного назначения и может быть использовано в технологии изготовления кирпича, мелкоштучных керамических камней, черепицы, крупноразмерных стеновых блоков, теплоизоляционных плит и скорлуп для трубопроводов.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны различные способы производства строительных изделий из глины, включающие следующие существенные технологические этапы: приготовление сырьевой смеси путем измельчения глинистой компоненты, увлажнение смеси, прессование заготовок, их сушку и обжиг. Подобные способы раскрыты, в частности, в патенте RU 2379251, опубликованном 20.01.2010, в котором описан способ, включающий увлажнение и тщательное разминание глины, приготовление массы с влажностью 18-23% с последующим формованием пластическим способом кирпича- сырца, который сушат до влажности 2-6%, а затем направляют на обжиг, который осуществляют при температуре 950-1150°С; в патенте RU 2046772, опубликованном 27.10.1995, где описан способ изготовления керамического изделия, заключающийся в том, что из смеси определенного состава на основе глины прессуют или формуют заготовки, сушат и обжигают в туннельной, кольцевой или роликовой печи, при этом в туннельной печи обжиг осуществляется в течение 18-40 ч при температуре 950-1000°С, в кольцевой печи 30-55 ч при 950-1000°С, в роликовой 8-12 ч при 1020-1080°С.
Недостатками описанных способов являются получение изделий с относительно низкими физико-механическими показателями и высокая энергоемкость технологического процесса.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья, раскрытый в патенте на изобретение RU 2132834, опубликованном 10.07.1999, который включает формование заготовок с их последующим двухстадийным нагревом: первичным до 450 - 600°С со скоростью 100 - 120 град/мин, дальнейший нагрев до 1100 - 1250°С со скоростью 150 - 200 град/мин, вьщержку до вспучивания и в пиропластическом состоянии придание заданной формы методом прессования или проката с последующим быстрым охлаждением до 500 - 700°С и дальнейшим охлаждением со скоростью 60 - 120 град/мин.
Недостатком данного способа является его высокое энергопотребление и сложность технологического процесса, обусловленная наличием двух стадий формования, на первой из которых формуют заготовки, а на второй - изделия заданной формы.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является упрощение технологического процесса изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья при сохранении их физико-механических показателей, и, как следствие, снижение себестоимости изделий за счет уменьшения энергопотребления. Кроме того, заявленный способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья является экологически безопасным, поскольку характеризуется отсутствием таких побочных продуктов как оксиды углерода, азота и его соединений.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья, включающий подготовку сырья, формование, двухстадийный нагрев с выдержкой до вспучивания и стабилизацию, первая стадия нагрева осуществляется перед формованием и проводится одновременно с транспортировкой сырья в зону загрузки в форму, формование осуществляется в форме, выполненной в виде муфельной печи с крышкой, вторая стадия нагрева осуществляется при температуре не менее 1250°С в течение не менее 10 мин., а стабилизация проводится в наклонной туннельной печи, температура внутри которой на входе составляет не менее 900°С, с дальнейшим охлаждением конечного изделия со скоростью не более 120 град/час с обеспечением охлаждения изделий на выходе не более 30 - 40°С. При этом физико-механические свойства конечного изделия могут варьироваться в зависимости от количества засыпаемого в форму сырья.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена схема технологического процесса, где: 1 - приемный бункер с дозатором;
2 - транспортер с электронагревом;
3 - кольцевая платформа;
4 - форма;
5 - туннельная печь.
Лучший вариант осуществления изобретения
Сырьем для производства пористых строительных изделий могут служить глинистые сланцы, аргиллиты - продукты выноса селевых потоков рек (Дагестан), шахтные выработки, отвалы вскрышных работ рудоуправлений (Бакал, Челябинская обл.), существующие карьеры и отвалы глинистых сланцев (Замчалово, Ростовская обл.) и другие карьеры по добыче глинистых сланцев, производственные отходы которых превышают объемы выпускаемой продукции.
Экспериментально были опробованы сланцы фракций 0,5 - 2 мм; 5 - 10 мм; 10 - 20 мм, следующего состава:
Таблица 1
Figure imgf000005_0001
Способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья включает следующие технологические циклы:
1. Подготовка сырья.
На этой стадии технологического процесса осуществляется разделение сырья на фракции и, при необходимости, дробление сырья до нужного размера. В зависимости от месторождений глинистых сланцев и их гранулометрического состава осуществляется комплектация дробильно-сортировочного узла и пескомойки. Так, например, у русла рек Дагестана гранулометрический состав колеблется от пылевидного до 100 мм и более, что позволяет сортировать сырье с помощью сита и пескомойки, без дополнительного дробления. В других случаях дробильно-сортировочный узел может быть расположен как на карьере, так и на производственной площадке.
2. Первая стадия нагрева.
На этой стадии технологического процесса сырье загружается грейферами в приемные бункеры 1, из которых дозаторами подается на горизонтальный транспортер, перегружающий сырье в термоизолированный транспортер 2 с электронагревом. Количество сырья, подаваемое дозатором на транспортер, определяется в зависимости от плотности конечного изделия. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что если в форму объемом 5 л. засыпать не более 2 кг сырья, плотность готового изделия будет составлять 400 кг/м . При увеличении количества засьшаемого сырья плотность готового изделия будет увеличиваться, в частности, при засыпке не более 3 и не более 4 кг плотность изделия будет соответственно 600 и 800 кг/м3. В качестве термоизолированного транспортера с электронагревом может использоваться, например, шнековый транспортер. При прохождении в данном транспортере сырье нагревается от 500 до 800°С (температура выбирается в зависимости от необходимой производительности производства).
3. Вторая стадия нагрева и формование.
Нагретый до необходимой температуры сырец порционно загружается в форму, в качестве которой используется муфельная печь с крышкой.
После загрузки сырца в постоянно действующую муфельную печь, осуществляется его нагрев до температуры не менее 1250°С с вьщержкой в течение не менее 10 мин. В течение данной операции с небольшим интервалом времени происходят растрескивание, вспучивание и формование изделия. Как уже указывалось выше, в зависимости от количества загружаемого в форму сырца в форме, закрытой крышкой, получаются изделия с заданными физико-механическими характеристиками. В частности, в результате проведенных лабораторных экспериментов были получены образцы с объемным весом 270, 375, 750 кг/м3 с прочностью соответственно 7,9; 10,4 и 2,4 кгс/см , что доказывает возможность получения изделий любой плотности, вплоть до объемного веса насыпного сырья.
Ввиду того, что в окислительно-восстановительных процессах, происходящих при эндотермических реакциях в процессах силикатизации, вспучивании и спекании керамзита из глинистых сланцев в интервале температур 450 - 1250°С, в восстановительной среде содержится необходимое количество кислорода в оксидах и в воде (в связанном виде), при использовании электроэнергии для процесса нагревания сырья нет необходимости в подаче дополнительного кислорода. Отсутствие необходимости подачи дополнительного кислорода исключает вынос мелких частиц из зоны нагрева, которые образуются в результате растрескивания Si02 и таких побочных продуктов как оксидов углерода, азота и его соединений, что позволяет работать с сырьем фракцией от 0,5 до 20 мм. Кроме того, благодаря закрытому пространству формы и барботирующему эффекту механизма вспучивания можно создать изделие любой формы с пемзоподобной структурой по всей массе.
В результате проведенных лабораторных экспериментов были получены образцы изделий со следующими показателями:
1. Прочность на сжатие.
Образец Ν°1 ИЗ сырья фракции 0,5 - 1 мм размером 100x100x100 мм, прочность на сжатие - 10,4 кг/см .
Образец jV°2 из сырья фракции 10 - 20 мм размером 100x100x100 мм, прочность на сжатие - 7,9 кг/см2.
Данные изделия применимы в малоэтажном (до трех этажей) или каркасном строительстве.
2. Теплопроводность.
Исследование теплопроводности проводилось на основании процесса обжига образца размером 100x100x100 мм в муфельной лабораторной печи объемом 12 л. с использованием мультиметра MASTECH МА5838, результаты которого приведены в таблице 2.
Таблица 2
Figure imgf000007_0001
*При внутренней температуре печи - 100 С и времени нагрева до заданной температуры - 30 мин.
3. Объемный вес.
Образец Jsfs 1— 375 кг/м3.
Образец No 2 - 750 кг/м . Данные исследования доказывают возможность получения изделий любой плотности, вплоть до объемного веса насыпного сырья.
4. Стабилизация.
На этой стадии технологического процесса происходит извлечение готового изделия из формы, результатом которого является резкое понижение его температуры на поверхности (в среднем, до 800°С) которая фиксирует внешнюю оболочку изделия, позволяющее переместить его в наклонную туннельную печь, на входе которой поддерживается температура не менее 900°С, за счет чего изделие, внешне, сначала нагревается до этой температуры, а затем в процессе продвижения по туннельной печи медленно охлаждается в массе. Как правило, процесс охлаждения составляет по времени 6 - 7 часов, в течение которых температура понижается со скоростью, не превышающей 120 град/час с тем, чтобы на выходе из туннельной печи обеспечить температуру изделия не более 30 - 40 °С.
Предлагаемый способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья характеризуется следующими преимуществами :
- низкой себестоимостью, поскольку исключена необходимость вентиляционно- аспирационного оборудования;
- отсутствием необходимости тщательной подготовки гранулометрического состава сырья;
- ничтожно малыми потерями энергии в окружающую среду, поскольку позволяет максимально использовать первичную энергию нагрева сырья для получения конечного изделия.
Кроме того, способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья позволяет оперативно изменять характеристики выпускаемой продукции, такие как объемный вес, который может колебаться от 200 до 900 кг/м .

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья, включающий подготовку сырья, формование, двухстадийный нагрев с вьщержкой до вспучивания и стабилизацию, отличающийся тем, что первая стадия нагрева осуществляется перед формованием и проводится одновременно с транспортировкой сырья в зону загрузки в форму, формование осуществляется в форме, выполненной в виде муфельной печи с крышкой, вторая стадия нагрева осуществляется при температуре не менее 1250°С в течение не менее 10 мин., а стабилизация проводится в наклонной туннельной печи, температура внутри которой на входе составляет не менее 900°С, с дальнейшим охлаждением конечного изделия со скоростью не более 120 град/час с обеспечением охлаждения изделий на выходе не более 30 - 40°С.
2. Способ под п.1, отличающийся тем, что физико-механические свойства конечного изделия варьируется в зависимости от количества засыпаемого в форму сырья.
PCT/RU2012/000716 2011-07-29 2012-08-30 Способ изготовления пористых строительных изделий Ceased WO2013039427A1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO12832083A NO2738149T3 (ru) 2011-07-29 2012-08-30
EP12832083.5A EP2738149B1 (en) 2011-07-29 2012-08-30 Method of manufacturing porous construction items
ES12832083.5T ES2669049T3 (es) 2011-07-29 2012-08-30 Procedimiento para la fabricación de objetos porosos para la construcción

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011131733 2011-07-29
RU2011131733/03A RU2469008C1 (ru) 2011-07-29 2011-07-29 Способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013039427A1 true WO2013039427A1 (ru) 2013-03-21

Family

ID=47883528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000716 Ceased WO2013039427A1 (ru) 2011-07-29 2012-08-30 Способ изготовления пористых строительных изделий

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2738149B1 (ru)
ES (1) ES2669049T3 (ru)
NO (1) NO2738149T3 (ru)
RU (1) RU2469008C1 (ru)
WO (1) WO2013039427A1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4208367A (en) * 1975-08-22 1980-06-17 Wuenning Joachim Process and apparatus for making rod-shaped bodies from sinterable granular material
RU2046772C1 (ru) 1994-05-27 1995-10-27 Ушаков Борис Иванович Керамическое изделие, сырьевая смесь и способ изготовления керамического изделия
RU2132834C1 (ru) 1997-09-19 1999-07-10 Еворенко Геннадий Исидорович Способ изготовления пористых строительных изделий
RU2168130C2 (ru) * 1999-07-08 2001-05-27 Тамов Мухадин Чашифович Установка для производства строительных изделий
RU2268248C1 (ru) * 2004-07-06 2006-01-20 Томский политехнический университет Вспененный материал и способ его изготовления
RU2351554C1 (ru) * 2008-03-11 2009-04-10 Михаил Львович Катков Способ получения пеностекла
RU2379251C1 (ru) 2008-11-13 2010-01-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для производства кирпича

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8528902D0 (en) * 1985-11-23 1986-01-02 Greaves & Sons Ltd J W Treatment of expansible materials
RU2309924C1 (ru) * 2006-05-31 2007-11-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса
RU2326847C1 (ru) * 2006-12-25 2008-06-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса
RU2334718C1 (ru) * 2006-12-25 2008-09-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса
ITTV20070054A1 (it) * 2007-03-28 2008-09-29 Luca Toncelli Procedimento per la fabbricazione di lastre in materiale ceramico

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4208367A (en) * 1975-08-22 1980-06-17 Wuenning Joachim Process and apparatus for making rod-shaped bodies from sinterable granular material
RU2046772C1 (ru) 1994-05-27 1995-10-27 Ушаков Борис Иванович Керамическое изделие, сырьевая смесь и способ изготовления керамического изделия
RU2132834C1 (ru) 1997-09-19 1999-07-10 Еворенко Геннадий Исидорович Способ изготовления пористых строительных изделий
RU2168130C2 (ru) * 1999-07-08 2001-05-27 Тамов Мухадин Чашифович Установка для производства строительных изделий
RU2268248C1 (ru) * 2004-07-06 2006-01-20 Томский политехнический университет Вспененный материал и способ его изготовления
RU2351554C1 (ru) * 2008-03-11 2009-04-10 Михаил Львович Катков Способ получения пеностекла
RU2379251C1 (ru) 2008-11-13 2010-01-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для производства кирпича

Also Published As

Publication number Publication date
EP2738149B1 (en) 2018-02-14
RU2469008C1 (ru) 2012-12-10
NO2738149T3 (ru) 2018-07-14
ES2669049T3 (es) 2018-05-23
EP2738149A1 (en) 2014-06-04
EP2738149A4 (en) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10239786B2 (en) Geopolymers and geopolymer aggregates
JPH0543666B2 (ru)
KR102324211B1 (ko) 인공경량골재의 제조방법
RU2397967C1 (ru) Способ получения полуфабриката для изготовления строительных материалов
CN103664206B (zh) 一种烧结堇青石的湿法生产工艺
CN108117376A (zh) 一种烧结多孔砖的制备方法
CN111004047A (zh) 发泡陶瓷工业量产的新工艺、发泡陶瓷及其应用、建筑构件
Wie et al. Optimum conditions for unit processing of artificial lightweight aggregates using the Taguchi method
US5830394A (en) Process for making building products, production line, process for firing, apparatus for firing, batch, building product
EP3341169B1 (en) Method of forming a ceramic product
RU100073U1 (ru) Технологическая линия производства гранулированного пенокерамического материала
KR101588384B1 (ko) 내화벽돌 제조방법
RU2231505C1 (ru) Керамическая масса для изготовления стеновых и облицовочных изделий
RU2469008C1 (ru) Способ изготовления пористых строительных изделий из способного вспучиваться природного глинистого сырья
KR100246269B1 (ko) 채탄부산물(경석)에 산업부산물(폐기물)을 첨가하여 요업제품을 제조하는 방법
RU2639010C1 (ru) Способ получения конструкционного керамзитового гравия
RU2197423C1 (ru) Способ получения алюмосиликатного пористого материала
KR19980075814A (ko) 탄화규소를 이용한 발포세라믹재
Yu et al. Research of Microstructure, Phase, and Mechanical Properties of Aluminum-Dross-Based Porous Ceramics
WO2014011066A1 (en) Light ceramic proppants and a method of manufacturing of light ceramic proppants
RU2234473C1 (ru) Шихта для производства минеральной ваты
CN101955372A (zh) 一种莫来石纤维增强多孔陶瓷制品及利用废陶瓷制备该制品的方法
RU2452704C2 (ru) Способ получения полуфабриката для изготовления строительного материала
RU131664U1 (ru) Линия по производству керамического кирпича методом полусухого прессования
RU2318772C1 (ru) Способ изготовления стеновых керамических изделий, сырьевая шихта для изготовления стеновых керамических изделий и заполнитель для стеновых керамических изделий

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12832083

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE