ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ПЛИТКИ

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изготовления керамических изделий, преимущественно керамической плитки для пола.

Известна шихта для изготовления керамических плиток (Мороз И.И. Технология строительной керамики - Киев: Головное издательство объединения «Вища школа», 1980. - С.272) [1], содержащая, мас.%: глина часов-ярская - 93,0; кварцевый песок - 3,5; полевой шпат - 3,5. Плитка, получаемая из известной шихты, характеризуется относительно высоким водопоглощением (не более 4%) и требует применения дорогостоящей дефицитной высокосортной часов-ярской глины.

Известна шихта для получения керамической плитки для пола (Applied Ceramic Technology. Sacmi. Printed Septemba. 2002/1 by Tipografia Moderna of Ravenna for Editrice La Mandragora of Imola, p.324, 330) [2], включающая, мас.%: пластичную глину 12 - 18, каолин 27 - 32, полевой шпат 42 - 48, кварц 5-10, тальк 0-3. Керамическая плитка, изготовленная из известной шихты, характеризуются высокой степенью белизны, но относительно высоким водопоглощением - не более 5% и низкой прочностью на изгиб - 20 МПа. Кроме того, указанный состав требует использования в значительных количествах дорогостоящего полевого шпата турецкого месторождения.

Задача настоящего изобретения заключается в удешевлении получения керамической плитки, обладающей высокими механическими и эстетическими качествами.

Поставленная задача решается тем, что заявляемая шихта для изготовления керамической плитки включает огнеупорную глину, каолин, полевой шпат, кварцевый песок, талькомагнезит, а также дополнительно содержит обогащенную кварц-полевошпатовую смесь, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%:

Кварц-полевошпатовую смесь, в химический состав которой входят: 75,2-78,4% SiO₂, 11,67-12,90% Аl₂O₃, 0,09-0,13% MgO, 7,1-8,3% Na₂O+K₂O, 0,16-0,30% Fe₂O₃, 0,05-0,07% TiO₂, в том числе 33-34% свободного кварца, получают из дешевого местного сырья - отходов обогащения кварц-полевошпатовой руды. Указанные отходы подвергаются обогащению по слюде и железу, при этом обогащение по слюде исключает наличие чешуйчатых прослоек слюды, обеспечивает более плотную упаковку частиц шихты при прессовании плитки, что улучшает спекание, а обогащение по железу уменьшает концентрацию Fe₂O₃, что приводит к белизне керамической плитки до 60-70% и улучшает ее эстетические свойства. Относительно низкое содержание свободного кварца в отходах исключает необходимость дополнительного обогащения по кварцу, что положительно сказывается на стоимости продукта. Наличие Na₂O в составе обогащенной кварц-полевошпатовой смеси обеспечивает более мелкий помол керамической шихты, позволяет исключить деформацию получаемой плитки и улучшить ее спекаемость. Соотношение основных структурообразующих компонентов в химическом составе обогащенной кварц-полевошпатовой смеси позволяет получать плотную, прочную структуру плитки. Включение данной смеси в состав заявляемой шихты позволяет понизить содержание полевого шпата и таким образом удешевить получение качественной керамической плитки.

При содержании полевого шпата и обогащенной кварц-полевошпатовой смеси в заявляемой шихте ниже 25,0 мас.% и 20,0 мас.%, соответственно, указанные компоненты не оказывают должного спекающего воздействия. Если содержание полевого шпата и данной кварц-полевошпатовой смеси выше 33,0 мас.% и 30,0 мас.%, соответственно, то наблюдается деформация получаемой плитки. Талькомагнезит также способствует улучшению спекания изделий. Содержание этого компонента определено экспериментально, при этом установлено, что превышение верхнего предела приводит к деформации плитки.

Технический результат настоящего изобретения заключается в получении керамической плитки, характеризующейся пониженным водопоглощением, истираемостью, а также повышенной прочностью на изгиб.

Изобретение проиллюстрировано следующими примерами.

В таблице 1 приведены составы исходных шихт, причем в примерах 4 и 5 представлены запредельные относительно заявляемого решения составы. Таблица 2 содержит качественные показатели керамической плитки с размерами 300×300 мм, полученной из шихты заявленного состава, а также из шихт запредельных составов и прототипа [2].

В качестве компонентов исходного сырья использовали глину Латненскую марки ЛТ-2, каолин Кыштымский марки КАХ-2, шпат Вишневогорский марки ПСШ 0.30-21, кварцевый песок Ульяновский, талькомагнезит Миасский, а также обогащенную кварц-полевошпатовую смесь, полученную из отходов обогащения кварц-полевошпатовой руды ОАО «Малышевское рудоуправление».

Сырьевые материалы дозировали в заданном соотношении, подвергали совместному мокрому помолу в шаровых мельницах в течение 24 часов, гранулировали до 2% остатка на сетке 0063. После этого керамический шликер подавали в башенное распылительное сушило, в результате чего получали керамический пресс-порошок, его гомогенизировали, полученную шихту подавали на загрузочную каретку пресса, прессовали плитку при давлении 400 кг/см, после чего обжигали в роликовой печи в течение 45 мин при температуре 1200°С.

Из данных, представленных в таблицах 1 и 2, следует, что при изготовлении керамической плитки из заявленной шихты (примеры 1-3) наиболее важные качественные показатели - низкое водопоглощение и истираемость, высокая прочность на изгиб - удовлетворяют и даже превышают требования действующих стандартов на данные изделия. Кроме того, в сравнении с прототипом, прочность на изгиб у керамической плитки из заявляемой шихты выше в 2-2,5 раза, а водопоглощение - ниже в 2-2,5 раза. При выходе за заявленные пределы (составы 4 и 5) наблюдается ухудшение механических и эстетических качеств получаемой плитки. Такие изделия обладают повышенным водопоглощением, что приводит к снижению прочности на изгиб и морозостойкости вследствие разрушающего действия воды при ее расширении при низких температурах, а также к повышению загрязняемости (маркости) поверхности.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получать конкурентоспособную по качеству и стоимости керамическую плитку, а также решить задачу утилизации отходов обогащения кварц-полевошпатовой руды.