ЦВЕТНОЕ ШЛАКОВОЕ СТЕКЛО
COLOURED SLAG GLASS

Изобретение относится к области создания цветного шлакового стекла на основе отходов металлургической промышленности.
2
3
2
4
7
2
Известен цветной стеклокристаллический материал, включающий, мас.%: шлаковый отход - 5-25; NaO - 10-50; буру - NaBO·10HO - 20-60 и жидкое стекло - 5-10 (патент №2276114, опубл. 10.05.2006 г.). Однако из-за показателей физико-механических характеристик и декоративных свойств этот материал имеет узкую область применения.
2
2
3
2
3
2
2
3
2
3
2
В качестве прототипа может служить декоративное стекло, полученное из зол и шлаков теплоэнергетики, содержащее, мас.%: SiO - 28,67; AlO - 3,08; FeO - 6,5-6,96; FeO - 8,12; CaO - 20,87; MgO - 2,09-2,97; KO - 0,25; NaO - 64-3,91; MnO - 0,25; CrO - 1,46; CuO - 3,0 (патент №2098364, опубл. 10.12.1997 г.), которое может быть использовано в промышленности и гражданском строительстве в качестве облицовочного материала. Полученный материал имеет следующие характеристики: температура варки 1300-1340°С, интервал выработки 1000-1200°С. Недостатком прототипа являются низкая прочность на сжатие и отсутствие насыщенного цвета из-за малого количества окрашивающих оксидов.
Задачей данного изобретения является синтез недорогого цветного шлакового стекла, имеющего различные насыщенные оттенки коричневого цвета и обладающего высокой прочностью на сжатие с использованием доменного шлака (ДШ), который значительно удешевляет технологию цветных стекол, применяемых в промышленности строительных материалов, а также расширяется сырьевая база строительных материалов.
2
2
3
3
2
5
2
4
7
2
2
3
2
3
Цветное шлаковое стекло включает шлаковый отход, в качестве которого используют доменный шлак металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: SiO - 16,5; AlO - 6,21; MgO - 9,57; CaO - 44,85; MnO - 7,33; FeO - 14,67; SO - 0,37; PO - 0,5, стеклобой, буру - NaBO·10HO и дополнительно вводят сырьевые материалы - LiCO, KCO, ZnO, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Стеклобой - 44,5-65,0
ДШ - 0,5-40,0
Бура - 10,0-20,0
2
3
LiCO - 2,0-5,0
2
3
KCO - 3,0-6,0
ZnO - 0,5-3,5
2
2
3
3
2
5
Для достижения указанной задачи в состав сырьевой смеси вводится доменный шлак, являющийся отходом металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: SiO - 16,5; AlO - 6,21; MgO - 9,57; CaO - 44,85; MnO - 7,33; FeO - 14,67; SO - 0,37; PO - 0,5. Стеклообразование происходит в интервале температур 1250-1300°С. Оксиды MnO, FeO выполняют функции красителей в процессе цветообразования при синтезе стеклокристаллических материалов указанных составов. При введении доменного шлака решается важнейшая экологическая проблема - утилизация твердых отходов промышленности. Кроме того, использование доменного шлака значительно удешевляет технологию цветных стекол, применяемых в промышленности строительных материалов, а также расширяется сырьевая база для промышленности строительных материалов.
2
3
2
3
Для снижения температуры синтеза цветного шлакового стекла вводятся оксиды щелочных и щелочноземельных металлов посредством сырьевых материалов LiCO, KCO, ZnO.
Пример 1
Цветное шлаковое стекло может быть получено тщательным приготовлением смеси сырьевых компонентов - шихты, ее варки в алундовых тиглях в электрической печи с силитовыми нагревателями при температуре 1250-1300°С в течение 2 часов. Отформованные способом отливки изделия проходят термическую, механическую и химическую обработку с целью улучшения характеристик функциональных и эстетико-потребительских свойств.
2
3
2
3
Для испытания выбрано цветное шлаковое стекло, включающее шлаковый отход и дополнительные сырьевые материалы LiCO, KCO, ZnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Стеклобой - 44,5
ДШ - 40
Бура - 10,0
2
3
LiCO - 2,0
2
3
KCO - 3,0
ZnO - 0,5
-7
-1
Полученное стекло имеет насыщенный кирпичный цвет. Термостойкость стекла составляет 80°С. Температурный коэффициент линейного расширения 115,2·10 К. Прочность на удар 70 МПа, прочность на сжатие 250 МПа.
Пример 2
Стеклобой - 50
ДШ - 25
Бура - 15
2
3
LiCO - 3
2
3
KCO - 5
ZnO - 2
-7
-1
Полученное стекло имеет темно-коричневый цвет. Термостойкость стекла составляет 82°С. Температурный коэффициент линейного расширения 120·10 К. Прочность на удар 80 МПа, прочность на сжатие 280 МПа.
Пример 3
Стеклобой - 65
ДШ - 0,5
Бура - 20,0
2
3
LiCO - 5,0
2
3
KCO - 6,0
ZnO - 3,5
-7
-1
Полученное стекло имеет светло-коричневый цвет. Термостойкость стекла составляет 85°С. Температурный коэффициент линейного расширения 110·10 К. Прочность на удар 85 МПа, прочность на сжатие 300 МПа.
Из описанных примеров видно, что все стекла хорошего качества и обладают хорошими физико-химическими и эстетико-потребительскими свойствами.