цветной стеклокристаллический материал

Формула изобретения

Цветной стеклокристаллический материал, включающий шлаковый отход, соду Na₂CO₃, буру Na₂ B₄О₇·10H₂О и жидкое стекло, отличающийся тем, что в качестве шлакового отхода используют высокоглиноземистый шлаковый отход металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: SiO₂ 15; Al₂ О₃ 71,66; CaO 1,76; MgO 5,51; MnO₂ 0,05; Na₂O 1,58; Fe₂O₃ 1,93; К ₂О 2,20; TiO₂ 0,31, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Высокоглиноземистый шлаковый отход	5-25
Бура	20-60
Сода	10-50
Жидкое стекло	5-10

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области создания цветных стеклокристаллических материалов на основе отходов металлургической промышленности.

Известен сигран (синтетический гранит). Основной кристаллической фазой сиграна является волластонит, обеспечивающий материалу высокие физико-химические, механические и декоративные свойства. Так, прочность на сжатие составляет 500-550 МПа, ТКЛР - (80-85)·10 ^-7 К^-1, термостойкость 502-586°С. [Саркисов П.Д.// Сигран - новый декоративный строительный материал: Сб. науч. тр./ ВНИИ - ЭСМ. М., 1983, Сер.11. Вып.1. С.15].

Известен также декоративный стеклокристаллический материал, включающий, мас.%: смесь фосфорного шлака, фосфогипса, песка и соды 25-75, стеклобой 8-20, раствор жидкого стекла 5-7 [а.с. СССР №1502502 А1, опубл.23.08.1989].

Однако из-за показателей физико-механических характеристик и декоративных свойств этот материал имеет узкую область применения.

В качестве прототипа может служить декоративный стеклокристаллический материал, включающий, мас.%: шлаковый отход 30-75; буру 13-26; соду 7-24; жидкое стекло 5-20 [патент №2235073, опубл.27.08.2004 г.].

Недостатками прототипа являются невысокая прочность на удар и ограниченность цветовой палитры.

Задачей данного изобретения является синтез недорогого цветного стеклокристаллического материала на основе природного, технического сырья и высокоглиноземистого шлакового отхода, имеющего широкую цветовую гамму и необходимые показатели физико-механических и термических свойств.

Данная задача решена посредством разработки цветного стеклокристаллического материала, имеющего различные цвета (зеленый, бордовый, кирпичный, черный, темно-коричневый и др.) в зависимости от физико-химический условий и технологических параметров синтеза, предназначенного для применения в промышленности строительных материалов, содержащего высокоглиноземистый шлаковый отход металлургической промышленности, соду, буру и жидкое стекло.

В цветном стеклокристаллическом материале, включающем шлаковый отход, соду - Na₂CO₃, буру - Na₂ B₄О₇·10H₂О и жидкое стекло, используют высокоглиноземистый шлаковый отход Белокалитвенского металлургического комбината, имеющий следующий состав, мас.%: SiO₂ 15,00; Al₂О₃ 71,66; CaO 1,76; MgO 5,51; MnO₂ 0,05; Na₂О 1,58; Fe ₂О₃ 1,93; К₂О 2,20; TiO₂ 0,31, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

высокоглиноземистый шлаковый отход	5-25
бура	20-60
сода	10-50
жидкое стекло	5-10

Цветной стеклокристаллический материал имеет широкую цветовую палитру, необходимые показатели физико-химических и термических свойств.

Для достижения указанной цели в состав сырьевой смеси вводится шлаковый отход, являющийся отходом металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: SiO₂ 15,00; Al₂О₃ 71,66; CaO 1,76; MgO 5,51; MnO₂ 0,05; Na₂O 1,58; Fe ₂О₃ 1,93; К₂О 2,20; TiO₂ 0,31. Стеклообразование происходит в результате физико-химических процессов взаимодействия компонентов шихты в интервале температур 1100-1150°С. В аморфную структуру стекломатрицы входят SiO ₂, Al₂О₃, CaO, MgO, Na₂ O, К₂O, MnO₂, Fe₂О₃ , TiO₂. Оксиды MnO₂, Fe₂O ₃, TiO₂ выполняют роль инициаторов цветообразования в процессе синтеза стеклокристаллических материалов указанных составов. Технический результат - получение сравнительно недорогого цветного стеклокристаллического материала с высокими механическими и термическими свойствами, предназначенного для применения в строительстве и архитектуре. Таким образом, использование высокоглиноземистого шлакового отхода помогает утилизировать отходы промышленности. Кроме того, расширяется сырьевая база для промышленности строительных материалов; использование высокоглиноземистого шлакового отхода значительно удешевляет процесс получения цветных стеклокристаллических материалов.

Смесь буры, соды и раствора жидкого стекла вводится для снижения температурного синтеза материала.

Пример 1.

Цветной стеклокристаллический материал может быть получен тщательным приготовлением смеси сырьевых компонентов - шихты, ее варки в алундовых тиглях в электрической печи с силитовыми нагревателями при температуре 1000-1100°С в течение 1 часа. Отформованные способом отливки изделия проходят термическую, механическую и химическую обработку с целью улучшения характеристик функциональных и эстетико-потребительских свойств.

Для испытания взята шихта, мас.%:

высокоглиноземистый шлаковый отход	5
бура	40
сода	50
жидкое стекло	5

Полученный материал имеет насыщенный кирпичный цвет. Термостойкость материала составляет 800°С. Температурный коэффициент линейного расширения 194·10^-7 К ^-1. Прочность на удар 70 МПа, прочность на сжатие 250 МПа.

Пример 2.

Шихта, мас.%:

высокоглиноземистый шлаковый отход	25
бура	20
сода	48
жидкое стекло	7

Полученный материал имеет зеленый цвет с темно-коричневыми разводами. Термостойкость материала составляет 850°С. Температурный коэффициент линейного расширения 176·10^-7 К ^-1. Прочность на удар 80 МПа, прочность на сжатие 280 МПа.

Пример 3.

Шихта, мас.%:

высокоглиноземистый шлаковый отход	20
бура	60
сода	10
жидкое стекло	10

Полученный материал имеет бордовый цвет и высокую степень глушения. Термостойкость материала 830°С. Температурный коэффициент линейного расширения 180·10^-7 К ^-1. Прочность на удар 85 МПа, прочность на сжатие 300 МПа.