2414437 - Стекло для шлакоситалла

Стекло для шлакоситалла

Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий, а именно к технологии шлакоситаллов, используемых в строительной, химической промышленности. Стекло для шлакоситаллов имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 50,00-52,00 Аl₂О₃ 16,50-17,00 Fе₂O₃ 11,00-14,00 CaO 7,20-12,00 MgO 0,80-1,20 TiO₂ 0,80-1,20 MnO 1,30-2,00

К₂О 4,00-6,00 Na₂O 0,50-2,30 S^2- 0,00-0,20. Техническим результатом изобретения является повышение твердости, кислото- и щелочестойкости, а также износостойкости стекла для шлакоситалла, имеющего пониженную температуру начала кристаллизации.

Реферат

Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий, а именно к технологии шлакоситаллов, используемых в строительной, химической промышленности.

Известен состав стекла для шлакоситалла (Патент SU №1123996), содержащий следующие компоненты, мас.%:

SiO₂	38,0-39,5
Al₂O₃	11,0-12,5
CaO	33,0-36,0
MgO	13,5-15,0
S^2-	0,3-0,5
Fе₂O₃	0,20-0,65
MnO	0,20-0,65

Недостатком указанного состава стекла для шлакоситалла является незначительное количество катализаторов кристаллизации в данном типе составов, вследствие чего незначительное увеличение химической стойкости и износостойкости.

Наиболее близким по составу к заявленному изобретению является золошлакоситалл (Патент SU №1813076), содержащий в своем составе следующие компоненты, мас.%:

SiO₂	36,68-44,52
Al₂O₃	13,54-16,19
CaO	20,74-27,69
MgO	1,28-3,39
TiO₂	0,64-0,73
S^2-	0,23-1,50
Fе₂О₃	5,73-6,41
FeO	0,70-0,84
Na₂O	2,60-4,12
K₂O	,69-1,93
P₂O₅	0,98-5,74
F^-	0,60-1,26

Недостатками данного изобретения является использование токсичного фтора в качестве катализатора кристаллизации. Присутствие в составе шлакоситаллов фтора способствует формированию пироксеновых твердых растворов с образованием мелкокристаллической структуры. Как известно, шлакоситаллы на основе пироксеновых составов обладают повышенными физико-механическими свойствами. Однако фтор является токсичной нежелательной добавкой. Из литературы известно, что самым лучшим катализатором в составах данного типа является диоксид титана и оксид хрома (III).

Задачей изобретения является получение нетоксичного стекла для шлакоситалла, имеющего пониженную температуру начала кристаллизации 650-700°С.

Техническим результатом изобретения является повышение твердости, кислого- и щелочестойкости, а также износостойкости стекла для шлакоситалла.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемый состав стекла для шлакоситалла, содержащий SiO₂, Аl₂O₃, Na₂O, К₂O, Fе₂O₃, MnO, CaO, MgO, S^2- в качестве основного катализатора кристаллизации содержит TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂	50,00-52,00
Аl₂O₃	16,50-17,00
Fе₂O₃	11,00-14,00
CaO	7,20-12,00
MgO	0,80-1,20
TiO₂	0,80-1,20
MnO	1,30-2,00
K₂O	4,00-6,00
Na₂O	0,50-2,30
S^2-	0,00-0,20

Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешивают. Варку стекломассы для шлакоситалла осуществляют в электрической печи с силитовыми нагревателями с экзотермической выдержкой 30-40 минут при максимальной температуре 1500±50°С. Выработку стекломассы производят разливом в огнеупорные формы. Далее проводят отжиг полученных образцов.

Термообработку образцов осуществляют в муфельной печи, суть которой состоит в нагреве до 650-700°С, повышении температуры до 900-950°С со скоростью нагрева 1,0°С/мин, выдержке в течение 1 ч, затем охлаждении со скоростью 2°С/мин до 500°С и далее со скоростью 4°С/мин.

Пример №1.

Для получения шихты в качестве сырьевых материалов используют мел, доломит, перитные огарки, оксид марганца, золошлаковый отход ТЭС. Состав стекла для шлакоситалла в данном случае следующий, мас.%:

SiO₂	50,00
Аl₂O₃	17,00
Fе₂O₃	11,00
CaO	12,00
MgO	0,80
TiO₂	1,20
MnO	1,30
K₂O	6,00
Na₂O	0,50
S^2-	0,20

Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешивают и сплавляют при 1500-1550°C с последующим разливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи, суть которой состоит в нагреве до 650-700°С, повышении температуры до 900-950°С со скоростью нагрева 1,0°С/мин, выдержке в течение 1 ч, затем охлаждении со скоростью 2°С/мин до 500°С и далее со скоростью 4°С/мин. После чего полученный шлакоситалл темного цвета подвергают испытаниям по определению твердости. Твердость ситалла оценивают по шкале Мооса, в результате чего она составляет 6,5. Определение кислото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82, ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость шлакоситалла составляет 99,80%, а щелочестойкость - 98,73%.

Пример №2.

Состав стекла для шлакоситалла следующий, мас.%:

SiO₂	51,44
Al₂O₃	16,75
Fе₂О₃	13,45
CaO	8,63
MgO	1,20
TiO₂	0,83
MnO	1,30
K₂O	4,00
Na₂O	2,30
S^2-	0,10

Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешивают и сплавляют при 1500-1550°C с последующим разливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи, суть которой состоит в нагреве до 650-700°С, повышении температуры до 900-950°С со скоростью нагрева 1,0°С/мин, выдержке в течение 1 ч, затем охлаждении со скоростью 2°С/мин до 500°С и далее со скоростью 4°С/мин. После чего полученный шлакоситалл темного цвета подвергают испытаниям по определению твердости. Твердость ситалла оценивают по шкале Мооса, в результате чего она составляет 7,5. Определение кислото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82, ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость шлакоситалла составляет 99,95%, а щелочестойкость - 99,73%.

Пример №3.

В данном случае состав стекла для шлакоситалла следующий, мас.%:

SiO₂	52,0
Аl₂O₃	16,50
Fе₂O₃	14,00
CaO	7,20
MgO	1,20
TiO₂	0,80
MnO	2,00
K₂O	4,00
Na₂O	2,30
S^2-	0,00

Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешивают и сплавляют при 1500-1550°C с последующим разливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи, суть которой состоит в нагреве до 650-700°С, повышении температуры до 900-950°С со скоростью нагрева 1,0°С/мин, выдержке в течение 1 ч, затем охлаждении со скоростью 2°С/мин до 500°С и далее со скоростью 4°С/мин. После чего полученный шлакоситалл темного цвета подвергают испытаниям по определению твердости. Твердость ситалла оценивают по шкале Мооса, в результате чего она составляет 6,0. Определение кислото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82, ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость шлакоситалла составляет 99,00%, а щелочестойкость - 98,50%.

Введение в состав разработанного стекла для шлакоситалла добавки в качестве катализатора кристаллизации диоксида титана способствует интенсивной мелкокристаллической кристаллизации, что значительно улучшает физико-химические и механические свойства стекла для шлакоситалла. Кроме этого, диоксид титана не является токсичным.

Из описанных примеров видно, что шлакоситалл наилучшего качества получается на основе состава стекла, описанного в примере №2.

Стекло для шлакоситалла, включающее SiO₂, Аl₂О₃, Na₂O, К₂О, TiO₂, Fe₂O₃, CaO, MgO, S^2-, отличающееся тем, что дополнительно содержит МnО при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂	50,00-52,00
Аl₂O₃	16,50-17,00
Fе₂O₃	11,00-14,00
CaO	7,20-12,00
MgO	0,80-1,20
ТiO₂	0,80-1,20
МnО	1,30-2,00
K₂O	4,00-6,00
Na₂O	0,50-2,30
S^2-	0,00-0,20

Стекло для шлакоситалла

Патент 2414437