СТЕКЛО ДЛЯ ШЛАКОСИТАЛЛА
GLASS FOR SLAG GLASS CERAMIC

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.%:
SiO<sub>2</sub>
38,0-39,5
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
11,0-12,5
CaO
33,0-36,0
MgO
13,5-15,0
S<sup>2-</sup>
0,3-0,5
Fе<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
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.%:
SiO<sub>2</sub>
36,68-44,52
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
13,54-16,19
CaO
20,74-27,69
MgO
1,28-3,39
TiO<sub>2</sub>
0,64-0,73
S<sup>2-</sup>
0,23-1,50
Fе<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
5,73-6,41
FeO
0,70-0,84
Na<sub>2</sub>O
2,60-4,12
K<sub>2</sub>O
,69-1,93
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
0,98-5,74
F<sup>-</sup>
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.
2
2
3
2
2
2
3
2
2-
Технический результат достигается за счет того, что предлагаемый состав стекла для шлакоситалла, содержащий SiO, АlO, NaO, КO, FеO, MnO, CaO, MgO, S в качестве основного катализатора кристаллизации содержит TiO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
50,00-52,00
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
16,50-17,00
Fе<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
11,00-14,00
CaO
7,20-12,00
MgO
0,80-1,20
TiO<sub>2</sub>
0,80-1,20
MnO
1,30-2,00
K<sub>2</sub>O
4,00-6,00
Na<sub>2</sub>O
0,50-2,30
S<sup>2-</sup>
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.%:
SiO<sub>2</sub>
50,00
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
17,00
Fе<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
11,00
CaO
12,00
MgO
0,80
TiO<sub>2</sub>
1,20
MnO
1,30
K<sub>2</sub>O
6,00
Na<sub>2</sub>O
0,50
S<sup>2-</sup>
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.%:
SiO<sub>2</sub>
51,44
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
16,75
Fе<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
13,45
CaO
8,63
MgO
1,20
TiO<sub>2</sub>
0,83
MnO
1,30
K<sub>2</sub>O
4,00
Na<sub>2</sub>O
2,30
S<sup>2-</sup>
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.%:
SiO<sub>2</sub>
52,0
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
16,50
Fе<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
14,00
CaO
7,20
MgO
1,20
TiO<sub>2</sub>
0,80
MnO
2,00
K<sub>2</sub>O
4,00
Na<sub>2</sub>O
2,30
S<sup>2-</sup>
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.