стекло для шлакоситалла

Формула изобретения

Стекло для шлакоситалла, включающее SiO₂, Аl ₂О₃, Na₂O, К₂О, TiO ₂, Fe₂O₃, CaO, MgO, S^2- , отличающееся тем, что дополнительно содержит МnО при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2	50,00-52,00
Аl2 O3	16,50-17,00
Fе2 O3	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
Na2 O	0,50-2,30
S2-	0,00-0,20

Описание изобретения к патенту

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
Al2 O3	11,0-12,5
CaO	33,0-36,0
MgO	13,5-15,0
S2-	0,3-0,5
Fе2O 3	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
Al2 O3	13,54-16,19
CaO	20,74-27,69
MgO	1,28-3,39
TiO2	0,64-0,73
S2-	0,23-1,50
Fе2О3	5,73-6,41
FeO	0,70-0,84
Na2O	2,60-4,12
K2 O	,69-1,93
P2O 5	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, Na ₂O, К₂O, Fе₂O₃, MnO, CaO, MgO, S^2- в качестве основного катализатора кристаллизации содержит TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2	50,00-52,00
Аl2 O3	16,50-17,00
Fе2 O3	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
Na2 O	0,50-2,30
S2-	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
Аl2 O3	17,00
Fе2 O3	11,00
CaO	12,00
MgO	0,80
TiO2	1,20
MnO	1,30
K 2O	6,00
Na2 O	0,50
S2-	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
Al2 O3	16,75
Fе2 О3	13,45
CaO	8,63
MgO	1,20
TiO2	0,83
MnO	1,30
K 2O	4,00
Na2 O	2,30
S2-	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
Аl2 O3	16,50
Fе2 O3	14,00
CaO	7,20
MgO	1,20
TiO2	0,80
MnO	2,00
K 2O	4,00
Na2 O	2,30
S2-	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.