СПОСОБ СИНТЕЗА СТЕКЛОКРЕМНЕЗИТА
METHOD FOR SYNTHESIS OF GLASS SILICA

Изобретение относится к области получения облицовочных материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Из уровня техники известны способы получения облицовочных материалов, недостатками которых является трудоемкость процесса изготовления конечного продукта и его низкое качество.
Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения стеклокремнезита (Патент РФ №2630333), включающий подготовку стеклогранулята, смешение стеклогранулята, глины и колеманита при массовом соотношении 16:3:1-16:3:2 соответственно, засыпку его в форму, спекание при температуре 680-710°С и отжиг.
Недостатком данного способа является длительность процесса изготовления конечного продукта и его относительно низкое качество.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении трудоемкости процесса изготовления конечного продукта и в повышении его показателей качества.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ синтеза стеклокремнезита включает подготовку компонентов шихты, получение смеси и ее усреднение, спекание при температуре 680°С, причем подготовка компонентов шихты осуществляется с помощью раздельного помола гранул стеклогранулята и фарфора, из которых получают первую смесь посредством смешения помола стеклогранулята с колеманитом и глиной при массовом соотношении 15:1:5 соответственно, а также вторую смесь из молотого фарфора с жидким стеклом при соотношении 1:1 в количестве 20-30 мас. % усредненной смеси, с последующим прессованием, спекание плитки осуществляется со скоростью 4,5 град/мин и выдержкой при максимальной температуре в течение трех часов.
Заявленный способ для синтеза стеклокремнезита отличается от прототипа тем, что подготовка компонентов шихты осуществляется с помощью раздельного помола гранул стеклогранулята и фарфора, из которых получают первую смесь посредством смешения помола стеклогранулята с колеманитом и глиной при массовом соотношении 15:1:5 соответственно, а также вторую смесь из молотого фарфора с жидким стеклом при соотношении 1:1 в количестве 20-30 мас.% усредненной смеси, с последующим прессованием, спекание плитки осуществляется со скоростью 4,5 град/мин и выдержкой при максимальной температуре в течение трех часов.
Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что в первую смесь из стеклогранулята, глины и колеманита добавляется вторая смесь из боя фарфора и жидкого стекла, что способствует интенсификации жидкофазного спекания и повышению прочности готового изделия, а также прессованию пластичной смеси и устранению из технологического цикла получения стеклокремнезита металлических форм для формования изделий и последующей трудоемкой операции вырезки блоков алмазным инструментом.
В ходе исследований получены оптимальные соотношения компонентов смесей и оптимальные технологические параметры синтеза стеклокремнезита, представленные в таблицах 2-4.
Таблица 2
Оптимальные соотношения компонентов и технологические параметры при 680°C
Соотношение смесей, часть
Скорость подъема температуры°C/мин
Время выдержки, час (при 680°C)
Прочность на сжатие, МПа
Морозостойкость
Смесь на основе боя фарфора и жидкого стекла
Смесь на основе стеклогранулята, колеманита и глины
1
3
3,0
1
55,1
51
1
4
58,3
56
1
5
60,9
62
1
3
3,0
2
60,8
58
1
4
60,7
63
1
5
69,3
72
1
3
3,0
3
68,4
62
1
4
70,3
75
1
5
74,2
80
1
3
4,5
1
68,1
115
1
4
69,8
120
1
5
72,3
125
1
3
4,5
2
78,4
130
1*
4*
82,3
130
1
5
79,1
-130
1*
3*
4,5
3
83,4*
150
1*
4*
86,5*
150
1
5
80,2
150
1
3
6,0
1
72,1
62
1
4
64,1
65
1
5
65,3
70
1
3
6,0
2
74,3
72
1
4
72,3
75
1
5
70,0
80
1
3
6,0
3
79,4
75
1
4
76,3
85
1
5
73,2
90
*- оптимальный вариант
Пример:
В качестве исходных компонентов использовали:
2
2
3
2
2
3
3
бой тарного стекла ЗТ-1 следующего химического состава (мас. %): SiO - 71,0; AlO - 3,5; СаО - 8,5; MgO - 2,5; NaO - 14,0; FeO - 0,8; SO - 0,3 (ГОСТ Р 52022-2003);
2
2
3
2
3
2
2
- глину Нечаевского месторождения (мас. %): SiO - 69,7; AlO - 9,9; FeO - 3,9; СаО - 5,5; MgO - 1,1; NaO - 1,3; KO - 1,6, п.п.п. -7,0;
2
3
2
2
3
2
2
3
- колеманит (производство Турция) (мас. %): BO - 36,5; СаО - 23,5; SiO - 5,7; MgO - 2,6; AlO - 0,35; NaO - 0,3; FeO - 0,05; п.п.п. -31,0;
2
2
3
2
2
- бой фарфора (мас. %) SiO - 68, 1; AlO - 25,9; NaO; KO - 5,8;
3
- жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078-81) плотность 1,4 г/см,
силикатный модуль М=2,8
Бой тарного стекла ЗТ-1 и бой фарфора раздельно мололи и рассеивали на ситах. Для изготовления стеклокремнезита бой тарного стекла и бой фарфора после помола рассеивали на ситах на фракции 0,08-1,25 мм.
В лабораторном смесителе жидкое стекло смешивали с боем фарфора при соотношении 1:1 (мас. частей) до получения пластичной смеси. В результате усреднения каждая гранула боя фарфора обволакивалась тонким слоем жидкого стекла, для интенсификации в дальнейшем жидкофазного низкотемпературного спекания.
Колеманит и глину добавляли в стеклогранулят при соотношении 1:5:15 и усредняли в лабораторном смесителе в течении 15 минут. Затем усредняли первую и вторую смесь при соотношении 1:4 в лабораторном смесителе.
Полученную массу формовали на лабораторном прессе при давлении Р=20 МПа в виде облицовочных плиток размером 50×50×8 мм. Затем их помещали в муфельную печь, в которой осуществлялось спекание в течении 3 часов при максимальной температуре 680°С со скоростью 4,5°С/мин.
После самопроизвольного остывания проводились испытания плитки на прочность и морозостойкость. За конечный результат брали среднее значение пяти измерений прочности на сжатие:
Испытания на морозостойкость проводили в климатической камере по ГОСТ 7025-91. Морозостойкость составила - 150 циклов замораживания-оттаивания.