ЦВЕТНОЕ ШЛАКОКАМЕННОЕ ЛИТЬЕ И ШИХТА ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
COLOURED SLAG-STONE CAST PRODUCT AND MIXTURE FOR MAKING SAID PRODUCT

Изобретения относятся к производству художественных изделий и строительных материалов, преимущественно к производству стеклокристаллических материалов и каменного литья, и могут быть использованы в производстве декоративных, облицовочных материалов и художественных изделий.
2
2
3
2
3
2
2
2
3
2
5
Известно декоративное каменное литье, содержащее следующие компоненты, мас.%: SiO 40,77-47,24, AlO 6,26-9,11, FeO 0,48-1,72, FeO 0,20-4,95, CaO 27,35-29,58, MgO 2,42-5,77, NaO 2,07-3,71, KO 4,24-6,41, BO 0,20-4,15, PO 0,73-2,06.
Шихта для его получения содержит следующие компоненты, 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., C03C 10/06, C04B 30/00).
Недостатком известного каменного литья является необходимость использования в составе шихты компонентов редких горных пород, в частности маложелезистых полевошпатовых пород и мелилититов.
2
2
2
3
2
3
2
2
2
3
2
5
Наиболее близким к заявляемому шлакокаменному литью по технической сущности является декоративный стеклокристаллический материал, содержащий, мас.%: SiO - 46,11-51,93, TiO - 6,81-8,77, AlO - 5,82-8,36, FeO - 2,56-5,93, CaO - 18,57-19,96, MgO - 2,49-3,26, NaO - 5,50-5,9, KO - 0,86-1,20, BO - 1,44-2,03, PO - 0,81-1,61 (см. патент РФ №2101240 от 10.01.1998 г., кл. C03C 10/10). Данное литье принято в качестве прототипа.
2
2
3
2
2
2
Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого литья, - SiO, CaO, MgO, AlO, TiO, NaO и KO.
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 заявляемой шихты, - техногенные отходы.
Недостатком известного материала является необходимость использования в составе шихты компонентов редких горных пород, в частности нефелинового концентрата, и синтетического компонента бура.
Задачей изобретений является получение цветного шлакокаменного литья с оттенками серо-зеленого, голубого, темно- и черно-синего цветов с использованием распространенных трудноутилизируемых техногенных отходов металлургического и эмалевого производств, расширение сырьевой базы для декоративного каменного литья.
2
2
3
2
2
2
2
5
2
Поставленная задача достигается за счет того, что известное цветное шлакокаменное литье, включающее SiO, CaO, MgO, AlO, TiO, NaO и KO, дополнительно содержит FeO, MnO, VO, CaF и прочие нестабильные по составу примеси при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
9,7-20,0
CaO
6,7-22,9
MgO
3,0-9,3
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
3,3-11,4
FeO
0,1-1,2
TiO<sub>2</sub>
0,9-6,3
MnO
0,1-0,3
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
0,02-0,1
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O
0,3-0,9
CaF<sub>2</sub>
19,8-59,4
Прочие примеси
остальное
Поставленная задача также достигается за счет того, что известная шихта для получения цветного шлакокаменного литья, включающая техногенные отходы, в качестве техногенных отходов содержит доменный шлак и фторсодержащий шлам эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
доменный шлак
10-70
фторсодержащий шлам
эмалевого производства
30-90
2
5
2
2
2
3
2
2
5
2
2
2
Отличительными признаками заявляемого литья от литья по прототипу являются введение в него FeO, MnO, VO, CaF и прочих нестабильных по составу примесей, а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: SiO- 9,7-20,0; CaO - 6,7-22,9; MgO - 3,0-9,3; AlO - 3,3-11,4; FeO - 0,1-1,2; TiO - 0,9-6,3; MnO - 0,1-0,3; VO - 0,02-0,1; NaO+KO - 0,3-0,9; CaF - 19,8-59,4; прочие примеси - остальное.
Отличительными признаками заявляемой шихты от шихты по прототипу являются использование в качестве техногенных отходов доменного шлака и фторсодержащего шлама эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: доменный шлак - 10-70; фторсодержащий шлам эмалевого производства - 30-90.
За счет использования в качестве сырья техногенных отходов - доменного шлака и фторсодержащего шлама эмалевого производства, содержащих в своей структуре светлоокрашенные минеральные соединения и соединения-хромофоры, получают цветное шлакокаменное литье с оттенками серо-зеленого, голубого, темно- и черно-синего цветов.
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.
Фторсодержащий шлам эмалевого производства представляет собой мелкодисперсный порошок осушенных отходов отработанных шликеров.
Химический состав компонентов шихты приведен в таблице 1.
Таблица 1
Компонент шихты
Массовая доля, %
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
FeO
MgO
MnO
K<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O
TiO<sub>2</sub>
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
S
CaF<sub>2</sub>
п.п.п.
Доменный шлак (ДШ)
25,0
15,5
31,0
2,0
12,5
0,5
-
9,0
0,2
4,3
-
-
Фторсодержащий шлам (ФШ)
10,0
3,5
3,6
-
2,8
-
1,8
-
-
-
69,0
9,3
2
2
5
2
Окрашивание достигается за счет того, что оксид кальция (CaO), двуокись титана (TiO), оксид ванадия (VO) и фторид кальция (CaF) образуют светлоокрашенные минералы, обладающие синими и зелеными 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 стеклокристаллического декоративного шлакокаменного литья представлены в таблице 2.
Таблица 2
Состав шихты, мас.%
Химический состав, мас.%
ДШ
ФШ
SiO<sub>2</sub>
CaO
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
FeO
TiO<sub>2</sub>
MnO
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O
CaF<sub>2</sub>
Прочее
Цвет
70
30
20,0
22,9
9,3
11,4
1,2
6,3
0,3
0,1
0,3
19,8
8,4
Серо-зеленый
50
50
16,5
17,5
7,2
8,7
0,1
4,5
0,2
0,1
0,5
33,0
11,7
Голубой
30
70
13,1
12,0
5,1
6,0
0,6
2,7
0,1
0,06
0,7
46,2
13,44
Темно-синий
10
90
9,7
6,7
3,0
3,3
0,2
0,9
0,1
0,02
0,9
59,4
15,78
Черно-синий
Цветное шлакокаменное литье изготавливают электродуговым переплавом двухкомпонентной шихты, состоящей из доменного шлака и фторсодержащего шлама 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 компонентов шихты.
Пример 1.
Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 70, фторсодержащий шлам - 30.
2
2
3
2
2
5
2
2
2
По вышеописанному способу было получено цветное с оттенком серо-зеленого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 20,0, CaO 22,9, MgO 9,3, AlO 11,4, FeO 1,2, TiO 6,3, MnO 0,3, VO 0,1, NaO+KO 0,3, CaF 19,8, прочие примеси 8,4. В качестве прочих нестабильных по составу примесей могут быть соединения фосфора, серы, комплексные соединения кальция, фториды.
Пример 2.
Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 50, фторсодержащий шлам - 50.
2
2
3
2
2
5
2
2
2
По описанному способу было получено цветное с оттенком голубого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 16,5, CaO 17,5, MgO 7,2, AlO 8,7, FeO 0,1, TiO 4,5, MnO 0,2, VO 0,1, NaO+KO 0,5, CaF 33,0, прочие примеси 11,6.
Пример 3.
Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 30, фторcодержащий шлам - 70.
2
2
3
2
2
5
2
2
2
По описанному способу было получено цветное с оттенком темно-синего цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 13,1, CaO 12,0, MgO 5,1, AlO 6,0, FeO 0,6, TiO 2,7, MnO 0,1, V0 0,06, NaO+KO 0,7, CaF 46,2, прочие примеси 13,44.
Пример 4.
Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 10, фторсодержащий шлам - 90.
2
2
3
2
2
5
2
2
2
По описанному способу было получено цветное с оттенком черно-синего цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 9,7, СаО 6,7, MgO 3,0, AlO 3,3, FeO 0,2, TiO 0,9, MnO 0,1, VO 0,02, NaO+KO 0,9, CaF 59,4, прочие примеси 15,78.
Использование других составов шихт при содержании доменного шлака менее 10% или более 70% и фторсодержащего шлама менее 30% или более 90% не гарантирует обеспечение цветности с оттенками серо-зеленого, голубого, темно- и черно-синего цветов.
Представленные примеры доказывают, что предлагаемое цветное шлакокаменное литье окрашено в серо-зеленый, голубой, темно- и черно-синий цвета, которые получены благодаря использованию в качестве компонентов шихты доменного шлака и фторсодержащего шлама эмалевого производства.
Преимущество предлагаемых технических решений состоит в том, что они позволяют:
- получить цветное шлакокаменное литье из более дешевого и распространенного сырья;
- расширить сырьевую базу для декоративного каменного литья;
- утилизировать отходы промышленности.