Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций (тэс)
Патент 2477712
Авторы
- Земляная Елена Борисовна (RU)
- Красникова Оксана Сергеевна (RU)
- Смолий Виктория Александровна (RU)
- Яценко Елена Альфредовна (RU)
Правообладатели
Классы МПК
Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций (тэс)
Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий и касается стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС. Технический результат изобретения заключается в повышении твердости и химической стойкости нетоксичного стеклокристаллического материала с пониженной температурой начала кристаллизации. Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов ТЭС имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 53,0-55,0; Al2O3 11,0-13,0; Fe2O3 6,5-8,0; СаО 9,0-11,0; MgO 1,0-2,5; TiO2 4,5-6,0; S- 0,05-0,15; Na2O 4,0-5,5; K2O 3,0-5,0; P2O5 0,1-0,15; MnO 0,05-0,15. 3 пр.
Реферат
Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий и может быть использовано в химической и строительной промышленности.
Известен состав стекла для стеклокристаллического материала (патент №695156), содержащий следующие компоненты, мас.%:
| SiO2 | 46-57 |
| Al2O3 | 24-30 |
| P2O | 54-16 |
| Li2O | 3,5-5 |
| TiO2 | 3,5-6 |
| AS2O3 | 0,5-1 |
| CaO | 1,5-3,5 |
Недостатком данного состава стекла для стеклокристаллического материала является наличие в шихте ядовитого вещества - оксида мышьяка.
Известен состав стекла для стеклокристаллического материала (патент №925031), содержащий следующие компоненты, мас.%:
| SiO2 | 55-65 |
| Al2O3 | 10-15 |
| Li2O | 10-15 |
| ZnO | 1-10 |
| K2O | 1-5 |
| P2O5 | 2-3 |
| F | 0,5-2 |
| Cs2O | 0,5-4 |
| ZrO2 | 0,2-1 |
| Yb2O3 | 0,01-0,1 |
| Nd2O3 | 0,01-0,1 |
| Gd2O3 | 0,01-0,1 |
Недостаткам данного состава стекла для стеклокристаллического материала является использование токсичного фтора в качестве катализатора кристаллизации.
Наиболее близким по составу к заявляемому изобретению является золошлакоситалл (патент №1813076), содержащий 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- | 0,23-1,50 |
| Fe2O3 | 0,70-0,84 |
| FeO | 0,70-0,84 |
| Na2O | 60-4,12 |
| K2O | 1,69-1,93 |
| P2O5 | 0,98-5,74 |
| F- | 0,60-1,26 |
Недостаткам данного изобретения является использование токсичного фтора в качестве катализатора кристаллизации.
Задачей изобретения является получение нетоксичного стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций, имеющего пониженную температуру начала кристаллизации 680-700°С.
Техническим результатом изобретения является повышение твердости и химической стойкости нетоксичного стеклокристаллического материала.
Достигается это тем, что стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций, включающий SiO2; Al2O3; Fe2O3; CaO; MgO; Na2O; K2O; TiO2; S-; P2O5, дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| SiO2 | 53,0-55,0 |
| Al2O3 | 11,0-13,0 |
| Fe2O3 | 6,5-8,0 |
| CaO | 9,0-11,0 |
| MgO | 1,0-2,5 |
| TiO2 | 4,5-6,0 |
| S- | 0,05-0,15 |
| Na2O | 4,0-5,5 |
| K2O | 3,0-5,0 |
| P2O5 | 0,1-0,15 |
| MnO | 0,05-0,15 |
Для приготовления шихты сырьевые материалы измельчались, просеивались и смешивались в необходимых соотношениях. Варка составов производилась в шамотных тиглях в электрической печи с выдержкой в течение 30-40 минут при максимальной температуре 1500°С. Термообработку проводили в муфельной печи при температуре 950°С и времени выдержки 60 мин.
Пример №1
Для получения шихты в качестве сырьевых материалов используют шлак ТЭС, стеклобой, фторид натрия, диоксид титана. Состав стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС в данном случае следующий, мас.%:
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | TiO2 | Na2O | K2O | MnO | SO3 | P2O5 |
| 54,54 | 12,23 | 7,32 | 10,35 | 1,50 | 5,67 | 4,84 | 3,28 | 0,07 | 0,1 | 0,1 |
Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешиваются и сплавляются при температуре 1500°С с последующим розливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи - нагрев до 650°С, повышение температуры до 950°С со скоростью нагрева 1,0-2,0°С/мин, выдержка в течение 60 мин, охлаждение. Полученный стеклокристаллический материал (шлакоситалл) подвергают испытаниям. Твердость по шкале Мооса составляет 6,5. Определение кослото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82 и ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС составляет 99,8%, а щелочестойкость - 98,87%.
Пример №2
Для получения шихты в качестве сырьевых материалов используют шлак ТЭС, стеклобой, фторид натрия, диоксид титана. Состав стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС в данном случае следующий, мас.%:
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | TiO2 | Na2O | K2O | MnO | SO3 | P2O5 |
| 53,91 | 12,83 | 6,55 | 9,65 | 1,93 | 5,55 | 5,1 | 4,18 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешиваются и сплавляются при температуре 1500°С с последующим розливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи - нагрев до 650°С, повышение температуры до 950°С со скоростью нагрева 1,0-2,0°С/мин, выдержкой в течение 60 мин, охлаждением. Полученный стеклокристаллический материал (шлакоситалл) подвергают испытаниям. Твердость по шкале Мооса составляет 6,5. Определение кослото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82 и ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклокристаллического материал на основе шлаковых отходов ТЭС составляет 99,75%, а щелочестойкость - 98,7%.
Пример №3
Для получения шихты в качестве сырьевых материалов используют шлак ТЭС, стеклобой, фторид натрия, диоксид титана. Состав стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС в данном случае следующий, мас.%:
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | TiO2 | Na2O | K2O | MnO | SO3 | P2O5 |
| 53,01 | 11,83 | 6,95 | 9,75 | 1,53 | 6,0 | 5,1 | 4,53 | 0,1 | 0,05 | 0,15 |
Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешиваются и сплавляются при температуре 1500°С с последующим розливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи - нагрев до 650°С, повышение температуры до 950°С со скоростью нагрева 1,0-2,0°С/мин, выдержкой в течение 60 мин, охлаждением. Полученный стеклокристаллический материал (шлакоситалл) подвергают испытаниям. Твердость по шкале Мооса составляет 6,5. Определение кослото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82 и ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклокристаллического материал на основе шлаковых отходов ТЭС составляет 99,65%, а щелочестойкость - 98,75%.
Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов ТЭС, включающий SiO2; Al2O3; Fe2O3; CaO; MgO; Na2O; K2O; TiO2; S-; P2O5, отличающийся тем, что дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| SiO2 | 53,0-55,0 |
| Al2O3 | 11,0-13,0 |
| Fe2O3 | 6,5-8,0 |
| CaO | 9,0-11,0 |
| MgO | 1,0-2,5 |
| TiO2 | 4,5-6,0 |
| S- | 0,05-0,15 |
| Na2O | 4,0-5,5 |
| K2O | 3,0-5,0 |
| P2O5 | 0,1-0,15 |
| MnO | 0,05-0,15 |