КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВОЧНОЙ ПЛИТКИ
(51) МПК
C04B 33/16 (2006.01)
C04B 33/00 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует
--------------------------------------------------------------------------------
Документ: В формате PDF
(14) Дата публикации: 2006.06.20
(21) Регистрационный номер заявки: 2005115265/03
(22) Дата подачи заявки: 2005.05.19
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.05.19
(45) Опубликовано: 2006.06.20
(56) Аналоги изобретения: RU 2093491 C1, 20.10.1997.
SU 1204604 А1, 15.01.1986.
SU 833823 А, 30.05.1981.
GB 189922825 А, 15.11.1900.
JP 11106245 А, 20.04.1999.
(72) Имя изобретателя: Щербина Нина Федоровна (RU); Кочеткова Татьяна Викторовна (RU); Елисеева Валентина Ивановна (RU)
(73) Имя патентообладателя: Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (RU)
(98) Адрес для переписки: 184209, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Ферсмана, 14, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского НЦ РАН, В.П. Ковалевскому
(54) КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВОЧНОЙ ПЛИТКИ
Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано в производстве облицовочной керамической плитки для внутренних отделочных работ. Техническим результатом изобретения является снижение водопоглощения и линейной огневой усадки получаемой плитки и увеличение ее прочности при изгибе при одновременном понижении температуры обжига. Указанный технический результат достигается тем, что керамическая масса включает глину легкоплавкую, отходы обогащения медно-никелевых руд и нефелиновый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина легкоплавкая - 30-40; отходы обогащения медно-никелевых руд - 50-55; нефелиновый концентрат - 7-15. Отходы обогащения медно-никелевых руд имеют следующий состав, мас.%: хлорит, гидрохлорит - 55,8-58,32, серпентиновые минералы - 11,3-14,65, тальк - 11,15-13,8, титаномагнетит, магнетит, хромит - 7,18-8,0, гипс - 1,95-2,10, альбит - 2,0-2,3, кварц - 1,98-2,21, пироксены - 1,0-1,56, амфиболы - 4,0-5,05. Используемый нефелиновый концентрат содержит 81-85 масс. % нефелина и 5-10 масс. % полевых шпатов. Использование предлагаемой массы позволяет получать облицовочные плитки, имеющие водопоглощение 8,3-12,8 %, прочность при изгибе до 25,9 МПа при температуре обжига 1050-1100°С и линейной огневой усадке 0,1-1,4 %. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано в производстве облицовочной керамической плитки для внутренних отделочных работ.
При изготовлении строительных керамических изделий широко используются промышленные отходы горнорудных и металлургических предприятий. Такие отходы имеют сложный минеральный состав, что отрицательно сказывается на технических характеристиках получаемых изделий. При производстве керамических изделий, в том числе облицовочной керамической плитки, с использованием отходов обогащения медно-никелевых руд общими недостатками получаемых изделий являются высокое водопоглощение и низкие прочностные характеристики. Для улучшения эксплуатационных свойств применяют повышенные температуры обжига изделий, что вызывает деформацию и оплавление части изделий, увеличивая процент брака. Кроме того, повышаются энергозатраты при обжиге изделий. Оптимальной температурой обжига при получении керамических изделий для внутренних отделочных работ является температура в диапазоне 1050-1100°С.
Известна керамическая масса для изготовления облицовочной плитки (см. Глодин Ю.Н. Отходы (хвосты) флотации медно-никелевых руд как сырьевой материал для производства кислотоупорных и износоустойчивых керамических изделий: Труды НИИ строительной керамики.- М., 1966, вып.26, с.37-59), включающая 50 мас.% глины легкоплавкой и 50 мас.% отходов обогащения медно-никелевых руд.
Отходы обогащения медно-никелевых руд имеют следующий минералогический состав, мас.%:
Оливины 35-40
Серпентины, хлорит, тальк 17-19
Пироксены 25-30
Флогопит 7-9
Магнетит 9-11
Пирротин 0,2-0,3
Получаемая облицовочная плитка в интервале температур обжига 1050-1100°С имеет водопоглощение 10,9-13,8%, прочность при изгибе не более 9,0 МПа, линейную огневую усадку 0,5-2,3%.
Недостатком данной керамической массы является повышенное водопоглощение, невысокая прочность при изгибе получаемых изделий и их повышеннная линейная огневая усадка.
Известна также керамическая масса для изготовления облицовочной плитки (см. патент РФ № 2093491, МПК6 С 04 В 33/00, 1997), включающая глину легкоплавкую и отходы обогащения медно-никелевых руд, взятые в соотношении 1:0,67-0,80, что соответствует их содержанию, мас.%: глина легкоплавкая 40,1-44,4, отходы обогащения медно-никелевых руд 55,6-59,9.
Отходы обогащения медно-никелевых руд имеют следующий состав, мас.%:
Серпентиновые минералы 50,0-90,0
Тальк 0,3-20,0
Магнетит 5,0-15,0
Оливины, пироксены, амфиболы 0,2-20,0
Кальцит, доломит 0,1-5,0
Пирротин, пирит, пентландит,
халькопирит 1,0-3,0
Температура обжига керамической массы составляет 1100-1170°С. Получаемые при этом изделия имеют водопоглощение 11-14%, прочность при изгибе 15,7-29,0 МПа. При снижении температуры обжига до 1080°С указанные свойства ухудшаются: водопоглощение повышается до 17%, прочность при изгибе снижается до 15 МПа.
Недостатком известной керамической массы является повышенное водопоглощение получаемых плиток и недостаточно высокая их прочность при изгибе. К недостаткам известной массы следует также отнести повышенную (свыше 1100°С) температуру обжига получаемых изделий, что увеличивает их линейную огневую усадку.
Техническим результатом изобретения является снижение водопоглощения и линейной огневой усадки получаемой плитки и увеличение ее прочности при изгибе при одновременном понижении температуры обжига.
Указанный технический результат достигается тем, что керамическая масса для изготовления облицовочной плитки, включающая глину легкоплавкую и отходы обогащения медно-никелевых руд, согласно изобретению дополнительно содержит нефелиновый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глина легкоплавкая 30-40
Отходы обогащения медно-никелевых руд 50-55
Нефелиновый концентрат 7-15
Технический результат достигается также тем, что отходы обогащения медно-никелевых руд имеют следующий состав, мас.%:
Хлорит, гидрохлорит 55,8-58,32
Серпентиновые минералы 11,3-14,65
Тальк 11,15-13,8
Титаномагнетит, магнетит, хромит 7,18-8,0
Гипс 1,95-2,10
Альбит 2,0-2,3
Кварц 1,98-2,21
Пироксены 1,0-1,56
Амфиболы 4,0-5,05
Технический результат достигается и тем, что нефелиновый концентрат содержит 81-85 мас.% нефелина и 5-10 мас.% полевых шпатов.
Введение нефелинового концентрата указанного состава в сочетании с другими компонентами керамической массы обеспечивает образование стекловидных расплавов, которые разрушают частицы тугоплавких окислов, вовлекая в расплав новые окислы с образованием единого монолита. Это улучшает процесс спекания и обеспечивает снижение водопоглощения при пониженных температурах обжига.
Используемая легкоплавкая глина относится к каолинито-гидрослюдистым. Введение в состав керамической массы глины в количестве 30-40 мас.% позволяет получить необходимое количество алюмосиликатного расплава, обеспечивающего спекание массы, что повышает прочностные характеристики и снижает водопоглощение получаемых изделий.
Основными компонентами отходов обогащения медно-никелевых руд являются хлориты и гидрохлориты, имеющие каолинитоподобную структуру. Это позволяет улучшить формовочные свойства массы, интенсифицировать процесс спекания за счет более раннего появления расплава пониженной вязкости и, как следствие, формирование плотного черепка с повышенными физико-механическими характеристиками: прочностью и водопоглощением. Кроме того, используемые отходы имеют крупность менее 0,01 мм, что не требует их дополнительного измельчения, а также высокую удельную поверхность, что обеспечивает хорошую реакционную способность при обжиге.
Введение в керамическую массу отходов обогащения медно-никелевых руд в количестве менее 50 мас.% и глины в количестве более 40 мас.% вызывает в расплаве интенсивную кристаллизацию определенных фаз, в частности анортита, что приводит к ухудшению спекаемости массы и, как следствие, увеличению водопоглощения и снижению прочности при изгибе готовых изделий.
Содержание в керамической массе отходов более 55 мас.% при содержании нефелинового концентрата менее 7 мас.% увеличивает водопоглощение изделий в результате неполного связывания оксидов кальция и магния, содержащихся в отходах.
При содержании нефелинового концентрата менее 7 мас.% и содержании глины менее 30 мас.% происходит образование недостаточного количества жидкой фазы, что приводит к понижению прочности при изгибе изделий и требует повышенной температуры обжига.
Содержание нефелинового концентрата более 15 мас.% при повышенном (более 40 мас.%) содержании глины приводит к образованию стеклофазы с микротрещиноватой структурой, в результате чего снижается прочность и увеличивается линейная огневая усадка керамической плитки.
Керамическую массу предлагаемого состава готовят по следующей технологии. Глину легкоплавкую смешивают с нефелиновым концентратом в заявленных соотношениях и подвергают предварительному помолу в течение 3 ч до обеспечения крупности менее 0,05 мм. Затем добавляют отходы обогащения медно-никелевых руд в количестве 50-55 мас.% и перемешивают в течение 1 ч. Полученную смесь увлажняют водой до влажности 7-9% и формуют изделия прессованием в два этапа. Первоначально для удаления воздуха образцы прессуют при удельном давлении 5 МПа, а затем при давлении 21 МПа. Для исключения деформации при обжиге сушку отформованных изделий проводят в течение 20 мин при температуре 240°С. Обжиг изделий ведут при температуре 1050-1100°С.
Примеры составов керамической массы приведены в Таблице 1. Основные характеристики полученных керамических плиток приведены в Таблице 2.
Таблица 1
Компоненты керамической массы Содержание компонентов в составах массы, мас.%
Пример 1 Пример 2 Пример 3
Глина легкоплавкая 30 38 40
Отходы обогащения 55 50 53
Нефелиновый концентрат 15 12 7
Из данных Таблиц 1 и 2 видно, что керамическая масса согласно заявляемому изобретению по сравнению с прототипом позволяет получать облицовочные плитки, имеющие пониженное (8,3-12,8%) водопоглощение, более высокую (до 25,9 МПа) прочность при изгибе при температуре обжига 1050-1100°С и пониженной (0,1-1,4%) линейной огневой усадке.
Таблица 2
Показатель Составы керамической массы Составы по прототипу
Пример 1 Пример 2 Пример 3 1 2 3
Температура обжига, °С 1050 1100 1050 1100 1050 1100 1080 1120 1170 1100
Прочность при изгибе, МПа 17,6 22,1 20,5 25,9 18,1 24,2 15,0 24,0 29,0 15,7
Водопоглощение,% 12,8 9,5 11,0 8,3 11,8 9,0 17,0 12,0 11,0 14,0
Кажущаяся плотность, г/см3 2,41 2,44 2,43 2,48 2,38 2,46 2,45 2,60 2,60 2,50
Температурный коэффициент линейного расширения, · 10-6°C -1 5,45 5,90 5,35 5,85 5,40 5,88 - - - -
Линейная огневая усадка,% 0,2 1,4 0,1 1,0 0,2 1,3 - - - -
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки, включающая глину легкоплавкую и отходы обогащения медно-никелевых руд, отличающаяся тем, что масса дополнительно содержит нефелиновый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глина легкоплавкая 30-40
Отходы обогащения медно-никелевых руд 50-55
Нефелиновый концентрат 7-15
2. Керамическая масса по п.1, отличающаяся тем, что отходы обогащения медно-никелевых руд имеют следующий состав, мас.%:
Хлорит, гидрохлорит 55,8-58,32
Серпентиновые минералы 11,3-14,65
Тальк 11,15-13,8
Титаномагнетит, магнетит, хромит 7,18-8,0
Гипс 1,95-2,10
Альбит 2,0-2,3
Кварц 1,98-2,21
Пироксены 1,0-1,56
Амфиболы 4,0-5,05
3. Керамическая масса по п.1, отличающаяся тем, что нефелиновый концентрат содержит 81-85 мас.% нефелина и 5-10 мас.% полевых шпатов.
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
