PL239640B1 - Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych - Google Patents

Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych Download PDF

Info

Publication number
PL239640B1
PL239640B1 PL417880A PL41788016A PL239640B1 PL 239640 B1 PL239640 B1 PL 239640B1 PL 417880 A PL417880 A PL 417880A PL 41788016 A PL41788016 A PL 41788016A PL 239640 B1 PL239640 B1 PL 239640B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
ceramic
mass
calcium carbonate
clinker
clay
Prior art date
Application number
PL417880A
Other languages
English (en)
Other versions
PL417880A1 (pl
Inventor
Ewelina Kłosek-Wawrzyn
Paweł Murzyn
Jan Małolepszy
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
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 Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority to PL417880A priority Critical patent/PL239640B1/pl
Publication of PL417880A1 publication Critical patent/PL417880A1/pl
Publication of PL239640B1 publication Critical patent/PL239640B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych, m.in. ceramicznej cegły klinkierowej, płytek klinkierowych, zawierająca glinę i/lub iły plastyczne wysokotemperaturowe z tlenkiem glinu (III) oraz dodatki węglowe. Mieszanka charakteryzuje się tym, że zawiera nie mniej niż 85% wagowych surowców ilastych wysokotemperaturowych oraz dodatek pylastego węglanu wapnia w ilości nie mniej niż 5% wagowych, o uziarnieniu w przedziale od 15 µm do 50 µm.

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych, przeznaczona do wypalania w zakresie temperatur od 1050°C do 1150°C, mająca zastosowanie do produkcji wyrobów klinkierowych, takich jak ceramiczna cegła klinkierowa, płytki klinkierowe itp.
W technologii ceramicznych materiałów budowlanych wypalanych, stosuje się masy ceramiczne zawierające składniki podstawowe (powyżej 50%) jak surowce ilaste o różnym pochodzeniu i wieku geologicznym (iły, gliny, iłołupki i lessy) oraz dodatki technologiczne (do 50%).
Opisano w literaturze sposoby produkcji wyrobów klinkierowych z surowców naturalnych, które ze względu na swoje właściwości ceramiczne pozwalają na uzyskanie tych tworzyw bez modyfikacji masy ceramicznej różnymi dodatkami, poprzez wypalanie półfabrykatów w wysokich temperaturach - powyżej 1100°C. Surowce takie powinny charakteryzować się odpowiednio wysokimi temperaturami spiekania i szerokim interwałem pomiędzy temperaturą spiekania i mięknięcia, pozwalającymi na uzyskanie tworzyw o niskiej nasiąkliwości i dużej wytrzymałości mechanicznej, między innymi poprzez pojawienie się w trakcie spiekania fazy ciekłej i podwyższających wytrzymałość mechaniczną faz krystalicznych. [E. Brylska, P. Murzyn, J. Stolecki, Ceramiczne materiały budowlane. Metody badań surowców i wyrobów. Kraków: Wydawnictwa AGH, 2014; M. Kordek, D. Kleinrok, Technologia ceramiki, cz. 1, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, 1977].
Dotychczas znane jest stosowanie surowców wapiennych do produkcji wyrobów ceramicznych wypalanych, typu płytki ceramiczne, kafle wapienne, fajans i kamionka. W przypadku tego typu wyrobów różnicę stanowi surowiec podstawowy, jakim są ogniotrwałe biało-wypalające się (nie zawierające związków żelaza) gliny kaolinowe.
Znane są również sposoby wytwarzania tworzyw klinkierowych budowlanych z mas zawierających surowce odpadowe takie jak popioły lotne i/lub łupki przywęglowe.
Z polskiego opisu patentowego PL 212051 B1 znana jest mieszanka ceramiczna na wyroby klinkierowe i kamionkowe, która składa się z 10%-90% wagowych popiołów lotnych z suchego spalania węgla kamiennego w kotłach konwencjonalnych, przy czym popioły pochodzą z II i/lub III strefy odpylania spalin lub pochodzą z separacji frakcji ziarnowych zawierających co najmniej 50% ziaren mniejszych od 30 μm oraz 90%-10% wagowych surowca ilastego - gliny lub iłu.
Inny polski opis patentowy PL 209789 B1 ujawnia sposób wytwarzania masy do produkcji budowlanej cegły klinkierowej polegający na tym, że surowy łupek karboński miele się do uziarnienia poniżej 3 mm, po czym poddaje się procesowi prażenia w temperaturze nie przekraczającej 600°C przez okres nie przekraczający 5 godzin, a następnie do tak przygotowanego łupku w ilości 50%-97% wagowych dodaje się plastyfikatory w postaci glin o właściwościach termicznych zbliżonych do właściwości łupka prażonego w ilości 3%-50% wagowych.
W publikacji I. Śtubna z zesp. pt.: “Elastic properties of waste calcite-clay ceramics during firing”, (Journal of the Ceramic Society of Japan 120 [9] 351-354, 2012), opisana jest mieszanka ceramiczna, zawierająca 60% wag. gliny B1, 10% wag. zmielonego kalcytu i 30% wag. gliny B1 wypalanej w temp. 1000°C. Glina B1 składa się z kaolinitu (65% wag.), illitu (25% wag.), muskowitu (3% wag.), kwarcu (5% wag.) i wypełniacza (2% wag.). Zastosowany kalcyt stanowił odpad z płukania kruszyw wapiennych, mielony przez 24 godziny do uzyskania równoważnej, sferycznej średnicy d(0.5) wynoszącej 17,4 μm.
W publikacji E. Kłosek-Wawrzyn i in. pt.: “Sintering Behavior of Kaolin with Calcite’, [Procedia Engineering 57 (2013) 572-582], opisana została masa ceramiczna, składająca się z niskoplastycznego surowca ilastego, wysokotemperaturowego z Al2O3 (tlenkiem glinu III), który stanowi kaolin “Surmin”, charakteryzujący się modułem krzemianowym równym 3,63, zmielony do frakcji poniżej 0,12 mm oraz komercyjnego odczynnikowego węglanu wapnia w ilości do 15% masowych, o uziarnieniu poniżej 0,12 mm, którego 85% ziaren ma średnicę w przedziale 30 μm^80 μm.
Celem wynalazku jest modyfikacja mikrostruktury tworzywa w celu poprawy jego właściwości użytkowych, takich jak: wytrzymałość na ściskanie i mrozoodporność, w stosunku do tworzyw uzyskanych z mas bez tego dodatku.
Istota mieszanki ceramicznej do produkcji wyrobów klinkierowych, zawierającej nie mniej niż 85% masowych, plastycznych surowców ilastych, wysokotemperaturowych z t lenkiem glinu (III) oraz nie mniej niż 5% masowych dodatku węglanowego, który stanowi pylasty węglan wapnia o uziarnieniu od 15 μm do 50 μm, polega na tym, że surowce ilaste, stanowią iły plastyczne o module krzemianowym, zawierającym się w granicach od 1,96 do 2,67, a ponadto mieszanka posiada wilgotność w granicach od 18% do 19%.
PL 239 640 Β1
Zastosowanie drobnoziarnistego węglanu wapnia wpływa na zmianę kinetyki reakcji zachodzących podczas wypalania, tj. wzrost szybkości rozkładu węglanów na porowate aglomeraty krystalitów tlenku wapnia oraz zwiększenie stopnia reakcji tlenku ze składnikami czerepu ceramicznego m.in. poprzez wzrost rozwinięcia powierzchni wewnętrznej i liczby kontaktów ziarnowych. Pory otwarte powstałe podczas dekarbonatyzacji drobnoziarnistego węglanu wapnia mogą przekształcać się w pory zamknięte w wyniku oddziaływania fazy ciekłej z otaczającą ją matrycą glinokrzemianową i w ten sposób wpływać na wzrost jego wytrzymałości i mrozoodporności.
Pylaste frakcje węglanu wapnia (tj. o uziarnieniu poniżej 50 pm) rozmieszczone równomiernie w glinie, podczas ogrzewania tworzą niskotopliwe mieszanki, a powstały stop intensyfikuje proces spiekania, prowadząc do powstania silnie spieczonego tworzywa, w wyniku zwiększenia szybkości reakcji pomiędzy składnikami (m.in. poprzez aktywację dodatkowych mechanizmów dyfuzyjnego transportu masy). W zależności od składu chemicznego surowców podstawowych oraz temperatury wypalania, zachodzące złożone przemiany fizykochemiczne mogą prowadzić podczas wypalania do powstania w tworzywach nowych składników fazowych takich jak: gelenit Ca2AbSiO7, anortyt CaAl2Si20s, wollastonit CaSiOs, diopsyd CaMgSi2Oe, a w wyższych temperaturach mullitu wtórnego, przy czym obecność tego ostatniego w tworzywie ceramicznym wpływa na polepszenie jego właściwości użytkowych.
Wynalazek ilustrują następujące przykłady wykonania.
Przykład 1
Mieszanka ceramiczna zawiera 95% iłu o module krzemianowym SiO2/(AbO3 + topniki) równym 1,96 oraz 5% węglanu wapnia o uziarnieniu 15-^50 pm. Po wymieszaniu z 19% wody do konsystencji roboczej powstaje masa, którą suszy się w 105°C oraz wypala w 1050°C. Właściwości tworzyw z masy ceramicznej zawierającej 5% węglanu wapnia i bez jego dodatku, wypalonych w 1050°C zostały zestawione poniżej, w tabeli 1.
Tabela 1
Masa Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Mrozoodporność [ilość cykli]
Masa z dodatkiem 5% węglanu wapnia 70 70
Masa bez dodatku węglanu wapnia 68 30
Przykład 2
Mieszanka ceramiczna zawiera 95% iłu o module krzemianowym SiO2/(AbO3 + topniki) równym 1,96 oraz 5% węglanu wapnia o uziarnieniu 15-^50 pm. Po wymieszaniu z 19% wody do konsystencji roboczej, powstaje masa, którą suszy się w 105°C oraz wypala w 1150°C. Właściwości tworzyw z masy ceramicznej z dodatkiem 5% węglanu wapnia i bez jego dodatku, wypalonych w 1150°C zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2
Masa Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Mrozoodporność [ilość cykli]
Masa z dodatkiem 5% węglanu wapnia 178 150
Masa bez dodatku węglanu wapnia 129 50
Przykład 3
Mieszanka ceramiczna zawiera 95% iłu o module krzemianowym SiO2/(AbO3 + topniki) równym 2,67 oraz 5% węglanu wapnia o uziarnieniu 15-^50 pm. Po wymieszaniu z 19% wody do konsystencji roboczej powstaje masa, którą suszy się w 105°C oraz wypala w 1050°C. Właściwości uzyskanych w ten sposób tworzyw z masy ceramicznej z dodatkiem 5% węglanu wapnia i bez jego dodatku, wypalonych w 1050°C zestawiono poniżej w tabeli 3.
PL 239 640 Β1
Tabela 3
Masa Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Mrozoodporność [ilość cykli]
Masa z dodatkiem 5% węglanu wapnia 43 150
Masa bez dodatku węglanu wapnia 37 25
Przykład 4
Mieszanka ceramiczna zawiera 85% iłu o module krzemianowym SiO2/(AbO3 + topniki) równym 2,67 oraz 15% węglanu wapnia o uziarnieniu 15-^50 pm. Po wymieszaniu z 18% wody do konsystencji roboczej powstaje masa, którą suszy się w 105°C oraz wypala w 1050°C. W poniższej tabeli 4, zestawiono porównanie właściwości tworzyw z masy ceramicznej zawierającej 15% węglanu wapnia i bez jego dodatku, wypalonych w 1050°C.
Tabela 4
Masa Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Mrozoodporność [ilość cykli]
Masa z dodatkiem 5% węglanu wapnia 37 150
Masa bez dodatku węglanu wapnia 37 25
Masa surowcowa po wypaleniu w temperaturach 10501150°C charakteryzuje się korzystniejszymi właściwościami użytkowymi niż masa bez dodatku drobnoziarnistego węglanu wapnia, ponadto posiada większą wytrzymałość (nawet o 47%) i większą mrozoodporność (nawet 5-krotnie) w stosunku do mas bez dodatku drobnoziarnistego węglanu wapnia.
Występujące w masie ceramicznej ziarna węglanowe o uziarnieniu >0,5 mm są domieszką szkodliwą. Ziarna tej wielkości w wyniku dysocjacji termicznej węglanu w procesie wypalania przekształcają się w porowate ziarna tlenku, które w gotowym wyrobie mogą ulegać hydratacji zwiększając swoją objętość i powodując korozję tworzywa ceramicznego. Metodą zapobiegania tej korozji jest m.in. rozdrobnienie tych dodatków do uziarnienia <0,5 mm. Co więcej, stosowanie do masy ceramicznej dodatków mineralnych o grubszym uziarnieniu utrudnia zachodzenie procesów fizykochemicznych pomiędzy składnikami masy (przesuwając je w stronę wyższych temperatur) oraz może prowadzić do powstawania naprężeń wewnętrznych, w wyniku różnicy właściwości dylatometrycznych pomiędzy grubymi ziarnami dodatku i drobnoziarnistą substancją ilastą.
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że węglany wapnia można stosować jako dodatek do surowców ilastych używanych do produkcji wyrobów ceramiki budowlanej. Takimi dodatkami mogą być odpady wapienne powstające podczas produkcji kruszyw wapiennych, cięcia, szlifowania, polerowania kamienia wapiennego itp., przyczyniając się w ten sposób do zagospodarowania tych odpadów oraz innych surowców mineralnych zawierających ten składnik.
Tworzywa uzyskane z dodatkiem drobnoziarnistego węglanu wapnia charakteryzują się korzystnymi cechami użytkowymi.

Claims (1)

1. Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych, zawierająca nie mniej niż 85% masowych, plastycznych surowców ilastych, wysokotemperaturowych z tlenkiem glinu (III) oraz nie mniej niż 5% masowych dodatku węglanowego, który stanowi pylasty węglan wapnia o uziarnieniu od 15 pm do 50 pm, znamienna tym, że surowce ilaste stanowią iły plastyczne o module krzemianowym, zawierającym się w granicach od 1,96 do 2,67, a ponadto mieszanka posiada wilgotność w granicach od 18% do 19% masowych.
PL417880A 2016-07-07 2016-07-07 Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych PL239640B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL417880A PL239640B1 (pl) 2016-07-07 2016-07-07 Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL417880A PL239640B1 (pl) 2016-07-07 2016-07-07 Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL417880A1 PL417880A1 (pl) 2018-01-15
PL239640B1 true PL239640B1 (pl) 2021-12-20

Family

ID=60937340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL417880A PL239640B1 (pl) 2016-07-07 2016-07-07 Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL239640B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL417880A1 (pl) 2018-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ngayakamo et al. Development of eco-friendly fired clay bricks incorporated with granite and eggshell wastes
KR101659257B1 (ko) 폐알루미늄 분진과 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법
WO2015007226A1 (zh) 白云石复合掺合料的制备方法及新应用
Okashah et al. Pozzolanic properties of calcined clay in geopolymer concrete: A review
Christy et al. Greener building material with fly ash
Samad et al. Manufacture of refractory brick from locally available red clay blended with white Portland cement and its performance evaluation
Khaliullin et al. Composite gypsum binder under introducing thermally activated clay as a pozzolanic component and adding ground limestone
Malaiskiene et al. The influence of mullite wool waste on the properties of concrete and ceramics
Azimi et al. Review of geopolymer materials for thermal insulating applications
Tonnayopas Green building bricks made with clays and sugar cane bagasse ash
Malaiškienė et al. Effectiveness of technogenic waste usage in products of building ceramics and expanded clay concrete
Khitab et al. Utilization of waste brick powder for manufacturing green bricks and cementitious materials
Škvára et al. Czech fluid sulfocalcic ash and fly ash
PL239640B1 (pl) Mieszanka ceramiczna do produkcji wyrobów klinkierowych
Nelubova et al. Complex study of modified binder properties
JP4966596B2 (ja) セラミック用素地及びセラミック焼成体
US11384022B2 (en) Method of producing lightweight ceramic sand particulates from coal pond ash and use thereof
RU2389708C1 (ru) Керамическая масса для изготовления стеновых материалов
JP2009001449A (ja) 膨張性組成物
Yaya et al. Potential Applications of Débélé Clays (Guinea): Formulation of Ceramic Compositions and Hydraulic Binders
RU2550166C1 (ru) Керамическая масса для изготовления керамического кирпича
RU2479518C1 (ru) Сырьевая смесь для производства легкого заполнителя бетонов (пенозола)
Murtazaev et al. Multicomponent Binders with Organic Mineral Additive Based on Volcanic Ash
JP2010126400A (ja) 膨張性組成物または膨張材とその製造方法、および用途
Kaze Condition Synthesis and Performance of Alkali-Activated Composites Incorporating Clay-Based Materials–A Review