Цветное шлакокаменное литье и шихта для его получения

Цветное шлакокаменное литье и шихта для его получения

Реферат

Изобретение относится к производству художественных изделий и строительных материалов, преимущественно к производству стеклокристаллических материалов и каменного литья, и может быть использовано в производстве декоративных, облицовочных материалов и художественных изделий.

Известно декоративное каменное литье, содержащее следующие компоненты, мас.%: SiO₂ 40,77-47,24, Al₂O₃ 6,26-9,11, FeO 0,48-1,72, Fe₂O₃ 0,20-4,95, CaO 27,35-29,58, MgO 2,42-5,77, Na₂O 2,07-3,71, K₂O 4,24-6,41, B₂O₃ 0,20-4,15, P₂O₅ 0,73-2,06.

Шихта для получения этого декоративного каменного литья, включает маложелезистые полевошпатовые породы, буру, карбонатиты и мелилититы при следующем соотношении компонентов, мас.%: маложелезистые полевошпатовые породы 27,2-51,0, бура 0,5-10,0, карбонатиты 16,9-43,6, мелилититы 1,8-49,8 (см. патент РФ №2033398 от 20.04.1995 г., кл. C03C 10/06, C04B 30/00).

Недостатком известного каменного литья является необходимость использования в составе шихты компонентов редких горных пород (маложелезистые полевошпатовые породы, мелилититы).

Наиболее близким к заявляемому шлакокаменному литью по технической сущности является декоративный стеклокристаллический материал, содержащий, мас.%: SiO₂ - 46,11-51,93, TiO₂ - 6,81-8,77 Al₂O₃ - 5,82-8,36, Fe₂O₃ - 2,56-5,93, CaO - 18,57-19,96, MgO - 2,49-3,26, Na₂O - 5,50-5,9, K₂O - 0,86-1,20, B₂O₃- 1,44-2,03, P₂O₅ - 0,81-1,61 (см. патент РФ №2101240 от 10.01.1998 г., кл. C03C 10/10), Данное литье принято в качестве прототипа.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, P₂O₅, Na₂O+K₂O, B₂O₃.

Шихта для производства этого декоративного стеклокристаллического материала имеет следующий состав, мас.%: нефелиновый концентрат 8,27-9,69, кварц - 16,79-19,70, сфеновый концентрат 27,09-34,32, апатит 1,48-1,96, карбонатит 11,29-13,24, доломит 3,76-4,41, бура 4,00-4,69, стеклобой 19,61-19,70. В качестве сырья используют техногенные отходы и побочные продукты горнодобывающей промышленности. Данная шихта принята в качестве прототипа.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, - техногенные отходы.

Недостатком известного материала является необходимость использования в составе шихты компонентов редких и дорогих горных пород (нефелиновый концентрат).

Задачей изобретения является получение более дешевого цветного шлакокаменного литья с оттенками коричнево-бежевого цвета, расширение сырьевой базы для декоративного каменного литья.

Поставленная задача достигается за счет того, что известное цветное шлакокаменное литье, включающее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, P₂O₅, Na₂O+K₂O, B₂O₃, дополнительно содержит FeO, MnO, V₂O₅, NaF+KF при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

SiO2	33,0-39,2
Al2O3	6,7-10,5
CaO	12,8-20,6
MgO	3,9-7,6
FeO	0,5-1,2
TiO2	8,3-8,6
MnO	0,1-0,3
V2O5	0,06-0,1
P2O5	0,6-1,1
Na2O+K2O	4,8-8,4
B2O3	4,8-8,4
NaF+KF	0,8-1,4

Поставленная задача также достигается за счет того, что известная шихта для получения цветного декоративного шлакокаменного литья, включающая техногенные отходы, в качестве техногенных отходов содержит доменный шлак и обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

доменный шлак	30-60
обезвоженные шликерные
отходы эмалевого производства	40-70

Отличительными признаками заявляемого литья от литья по прототипу являются введение в него FeO, MnO, V₂O₅, NaF+KF, а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: SiO₂ - 33,0-39,2; Al₂O₃ - 6,7-10,5; CaO - 12,8-20,6; MgO - 3,9-7,6; FeO - 0,5-1,2; TiO₂ - 8,3-8,6; MnO - 0,1-0,3; V₂O₅ - 0,06-0,1; P₂O₅ - 0,6-1,1; Na₂O+K₂O - 4,8-8,4; B₂O₃ - 4,8-8,4; NaF+KF - 0,8-1,4.

Отличительными признаками заявляемой шихты от шихты по прототипу являются использование в качестве техногенных отходов доменного шлака и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: доменный шлак 30-60; обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства 40-70.

Использование в качестве сырья техногенных отходов металлургического и эмалевого производств - доменного шлака и обезвоженных отходов шликера эмалевого производства, содержащих в своей структуре светлоокрашенные минеральные соединения и соединения-хромофоры, - позволяет получить цветное шлакокаменное литье коричнево-бежевого оттенков.

Доменный шлак - побочный продукт, образованный при производстве чугуна. При образовании представляет собой расплав, а после удаления его из доменной печи переходит в твердое состояние, в котором он и используется в шихте.

Обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства представляют собой высушенную суспензию, состоящую из неиспользованных шликерных растворов при получении покрытий на металлические изделия. Используется в шихте в виде рассыпчатого порошка.

Химический состав компонентов шихты приведен в таблице 1.

Окрашивание достигается за счет того, что оксид кальция (CaO), двуокись титана (TiO₂), оксид фосфора (P₂O₅), оксид бора (B₂O₃), фториды калия (KF) и натрия (NaF) образуют светлоокрашенные минералы, обладающие коричнево-бежевыми оттенками. Оксид железа (FeO) образует темноокрашенные минералы, но поскольку его содержание в цветном стеклокристаллическом декоративном литье не превышает 1,2%, их влияние на цветность материала является незначительным.

Химический состав, соотношение компонентов шихты и цвет, полученного шлакокаменного литья, представлены в таблице 2.

Таблица 2
Состав шихты, мас.%	Химический состав, мас.%	Цвет
ДШ	ОШО	SiO2	Al2O3	CaO	FeO	MgO	MnO	K2O+Na2O	TiO2	V2O5	P2O5	B2O3	NaF+KF	П.п.п.
60	40	33,0	20,6	7,6	10,5	1,2	8,6	0,3	0,1	0,6	4,8	4,8	0,8	7,1	Коричневый
30	70	39,2	12,8	3,9	6,7	0,5	8,3	0,3	0,06	1,1	8,4	8,4	1,4	8,9	Бежевый

Цветное шлакокаменное литье изготавливают электродуговым переплавом двухкомпонентной шихты, состоящей из доменного шлака и отходов шликера эмалевого производства, при температуре 1350°C с изотермической выдержкой в течение 4 с. Разливку расплава из тигля осуществляют при температуре 1200°C. Отжиг ведут при температуре 600°C с последующим снижением до 20°C в течение 12 ч.

Гарантированное наличие цветности возможно при заявляемом количественном соотношении используемых ингредиентов.

Пример 1.

По описанному способу было получено цветное с оттенком коричневого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO₂ 33,0, Al₂O₃ 10,5, CaO 20,6, MgO 7,6, FeO 1,2, TiO₂ 8,6, MnO 0,3, V₂O₅ 0,1, P₂O₅,0,6, Na₂O+K₂O 4,8, B₂O₃ 4,8, NaF+KF 0,8. А для получения такого состава и цветности использовали шихту следующего состава, мас.%: доменный шлак 60, обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства 40.

Пример 2.

По описанному способу было получено цветное с оттенком бежевого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO₂ 39,2, Al₂O₃ 6,7, CaO 12,8, MgO 3,9, FeO 0,5, TiO₂ 8,3, MnO 0,1, V₂O₅ 0,06, P₂O₅ 1,1, Na₂O+K₂O 8,4, B₂O₃ 8,4, NaF+KF 1,4. А для получения такого состава и цветности использовали шихту следующего состава, мас.%: доменный шлак 30, обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства 70.

Использование других составов шихт при содержании доменного шлака менее 30% или более 60% и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства менее 40% или более 70% не гарантирует обеспечения цветности с оттенками коричнево-бежевого цвета.

Представленные примеры доказывают, что предлагаемое цветное шлакокаменное литье окрашено в коричнево-бежевый цвет, который получен благодаря использованию в качестве компонентов шихты доменного шлака и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства. Предлагаемое техническое решение дает возможность получить цветное шлакокаменное литье с оттенками коричнево-бежевого цвета из более дешевого и распространенного сырья.

Расширяется сырьевая база для декоративного каменного литья, использование доменного шлака и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства в качестве шихты значительно удешевляет процесс получения цветного каменного литья.

1. Цветное шлакокаменное литье, включающее SiO₂, Аl₂О₃, CaO, MgO, TiO₂, P₂O₅, Na₂O+K₂O, В₂О₃, отличающееся тем, что дополнительно содержит FeO, MnO, V₂O₅, NaF+KF при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

SiO2	33,0-39,2
Аl2О3	6,7-10,5
CaO	12,8-20,6
MgO	3,9-7,6
FeO	0,5-1,2
TiO2	8,3-8,6
MnO	0,1-0,3
V2O5	0,06-0,1
P2O5	0,6-1,1
Na2O+K2O	4,8-8,4
В2O3	4,8-8,4
NaF+KF	0,8-1,4

2. Шихта для получения цветного шлакокаменного литья, включающая техногенные отходы, отличающаяся тем, что в качестве техногенных отходов она содержит доменный шлак и обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

доменный шлак	30-60
обезвоженные шликерные отходы
эмалевого производства	40-70