Керамічна маса для виготовлення будівельних виробів

Изобретение относится к технологии керамики, а именно, к составам масс для производства крупноразмерных стеновых изделий. Известна керамическая масса, включающая, масс. %: каолинит 31-43, монтмориллонит 26-39, кварц 13-23 и плавни 10-30 [1]. Наиболее близкой к заявляемой является керамическая масса, включающая каолинит, гидрослюду, монтмориллонит; отощи тель и плавень, при следующем соотношении компонентов, масс. % [2]: каолинит 17-32 гидрослюда 10-32 монтмориллонит 1-10 отощитель 7-20 плавень 12-45. Однако данная керамическая масса, как и описанная выше, пригодна только для производства плиток и не пригодна для изготовления крупноразмерных изделий, т.к. имеет низкую диффузию влаги и трещиностойкость изделий при сушке. Масса-прототип содержит в своем составе отощитель и плавень. Отощитель не оказывает влияния на изменение диффузии влаги, а при значительном его содержании (более 10%) снижается прочность изделий, что делает невозможным изготовление крупноразмерных изделий. Плавень позволяет снизить температур у спекания керамических плиток. Ввод его в заявляемую массу привел бы к значительному снижению трещиностойкости крупноразмерных изделий. В основу изобретения поставлена задача создания такой керамической массы для изготовления строительных изделий, в которой введением новых компонентов и их соотношением обеспечивается повышение диффузии влаги и трещиностойкости изделий, и за счет этого получение нового вида изделий строительной керамики. Поставленная задача решается тем, что в керамическую массу для изготовления строительных изделий, включающую каолинит, гидрослюду и монтмориллонит, согласно изобретению, вводится уголь при следующем соотношении компонентов, масс. %: каолинит 50-70 гидрослюда 5-40 монтмориллонит 2-15 уголь 3-15. Использование описанного состава массы позволяет решить поставленную задачу путем регулирования величины дисперсности твердой фазы шихты. Особенностью каолинита является высокая степень совершенства кристаллической структуры, хорошая окристаллизованность частиц. Прочное сочленение структурных слоев в кристаллах каолинита водородными связями исключает возможность проникновения дисперсионной среды в межплоскостные пространства и обуславливает сравнительно низкую дисперсность твердой фазы шихты. В процессе термообработки каолинита образование кристаллизационной структуры происходит при высоких температурах. При содержании каолинита в массе до 50% крупноразмерное изделие имеет низкую трещиностойкость при сушке, а при его содержании более 70% изделие обладает очень низким прочностным показателем. Гидрослюда характеризуется некоторым несовершенством структуры и изотермичной, округлой формой мелких частиц, что определяет довольно высокую дисперсность твердой фазы шихты. Гидрослюда понижает температуру спекания шихтовы х композиций за счет образования легкоплавких эвтектик, обусловленных особенностями кристаллического строения. При наличии в массе 5% гидрослюды изделие обладает очень низкой прочностью, содержание гидрослюды более 40% ведет к пониженной трещиностойкости в процессе сушки. Монтмориллонит имеет глубоко несовершенную кристаллическую стр уктуру, неупорядоченную, совершенно лишенную огранки форму частиц. Большая возможность проникновения дисперсионной среды в межплоскостные пространства обуславливает высокие значения дисперсности твердой фазы шихты. Наличие монтмориллонита в композиции с другими минералами способствует формированию высоких физикотехнических показателей изделий при температурной обработке. При содержании монтмориллонита менее 2% масса не обладает связностью и изделие имеет низкую прочность, более 15% монтмориллонита резко увеличивает чувствительность к сушке и значительно снижает трещиностойкость крупноразмерных изделий. Особенностью угля является высокосовершенная кристаллическая структура, которая не дает возможности проникновения дисперсионной среды в межплоскостные пространства кристаллической решетки и определяет низкую дисперсность твердой фазы шихты. Наличие в массе 3-15% угля позволяет резко снизить емкость адсорбционного монослоя, повысить диффузию влаги и трещиностойкость изделий при сушке. При содержании угля'в массе до 3% не решается задача изобретения, содержание угля более 15% ведет к резкому падению прочности. Заявляемый состав массы позволяет снизить дисперсность твердой фазы шихты, что ведет к прочному сочленению структурных слоев в кристаллах минералов водородными связями и исключает возможность проникновения дисперсионной среды в межплоскостные пространства кристаллов. Комбинирование каолинита, гидрослюды, монтмориллонита и угля в заявленном соотношении обеспечивает емкость адсорбционного монослоя шихт до 0,7%, диффузию влаги а m.108 - не менее 4 м 2/с, трещиностойкость крупноразмерных керамических изделий поперечным сечением более 250х250 мм и высотой более 300 мм. Заявляемое соотношение глинистых минералов и угля в керамической массе достигается использованием отходов углеобогащения или глинистого сырья за счет комбинации отходов углеобогащения и глин различного минералогического состава, а также корректировкой состава масс путем добавки глинистых минералов и угля. Совокупность существенных признаков, характеризующи х сущность изобретения в принципе, может быть многократно использована при производстве крупноразмерных стеновых изделий поперечным сечением более 250х250 мм и высотой более 300 мм. Сущность изобретения поясняется на конкретном примере. В качестве сырьевых компонентов использовались: каолинит Глуховецкого месторождения, гидрослюда Дашуковского месторождения и монтмориллонит Дашуковского месторождения. Изготавливали изделия размером 300х450 мм, выстой 1000 мм методом пластического формования на вертикальном ленточном прессе. Для приготовления керамической массы использовали. масс. %: каолинита 50, гидрослюды 32, монтмориллонита 15, угля 3. Компоненты подсушивают в сушильном барабане и измельчают в молотковой дробилке до прохода через сито 2 мм. Уголь мелют в шаровой мельнице до максимального размера частиц не более 2 мм. Отдозированные компоненты перемешивают в смесителе. Во втором смесителе шихту увлажняют до получения пластичной массы. После формования изделия сушат в течение 24 ч и обжигают в туннельной печи при максимальной температуре обжига 1050°С в течение 33 ч. Получены крупноразмерные изделия, в которых емкость адсорбционного монослоя 0,7%, диффузия влаги 4,2 м 2/с, трещиностойкость 2%, предел прочности при сжатии 12.5 МПа. В таблице 1 представлены конкретные примеры составов керамической массы согласно изобретению и массы прототипа, в таблице 2 - свойства изделий из этих составо в размером 250х250 мм и высотой 1000 мм. Как следует из данных таблицы 2, керамическая масса согласно изобретению позволяет существенно повысить диффузию влаги и тре щиностойкость крупноразмерных керамических изделий по сравнению с известной. При этом изделия обладают высокой прочностью. Технико-экономическая эффективность определяется получением нового вида строительной керамики, снижением брака в процессе сушки и расширением сырьевой базы керамической промышленности.