СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ (ТЭС)
GLASS-CERAMIC MATERIAL BASED ON THERMAL POWER PLANT SLAG WASTES

Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий и может быть использовано в химической и строительной промышленности.
Известен состав стекла для стеклокристаллического материала (патент №695156), содержащий следующие компоненты, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
46-57
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
24-30
P<sub>2</sub>O
54-16
Li<sub>2</sub>O
3,5-5
TiO<sub>2</sub>
3,5-6
AS<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,5-1
CaO
1,5-3,5
Недостатком данного состава стекла для стеклокристаллического материала является наличие в шихте ядовитого вещества - оксида мышьяка.
Известен состав стекла для стеклокристаллического материала (патент №925031), содержащий следующие компоненты, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
55-65
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
10-15
Li<sub>2</sub>O
10-15
ZnO
1-10
K<sub>2</sub>O
1-5
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
2-3
F
0,5-2
Cs<sub>2</sub>O
0,5-4
ZrO<sub>2</sub>
0,2-1
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,01-0,1
Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,01-0,1
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,01-0,1
Недостаткам данного состава стекла для стеклокристаллического материала является использование токсичного фтора в качестве катализатора кристаллизации.
Наиболее близким по составу к заявляемому изобретению является золошлакоситалл (патент №1813076), содержащий 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>-</sup>
0,23-1,50
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,70-0,84
FeO
0,70-0,84
Na<sub>2</sub>O
60-4,12
K<sub>2</sub>O
1,69-1,93
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
0,98-5,74
F<sup>-</sup>
0,60-1,26
Недостаткам данного изобретения является использование токсичного фтора в качестве катализатора кристаллизации.
Задачей изобретения является получение нетоксичного стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций, имеющего пониженную температуру начала кристаллизации 680-700°С.
Техническим результатом изобретения является повышение твердости и химической стойкости нетоксичного стеклокристаллического материала.
2
2
3
2
3
2
2
2
2
5
-
Достигается это тем, что стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций, включающий SiO; AlO; FeO; CaO; MgO; NaO; KO; TiO; S; PO, дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
53,0-55,0
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
11,0-13,0
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
6,5-8,0
CaO
9,0-11,0
MgO
1,0-2,5
TiO<sub>2</sub>
4,5-6,0
S<sup>-</sup>
0,05-0,15
Na<sub>2</sub>O
4,0-5,5
K<sub>2</sub>O
3,0-5,0
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
0,1-0,15
MnO
0,05-0,15
Для приготовления шихты сырьевые материалы измельчались, просеивались и смешивались в необходимых соотношениях. Варка составов производилась в шамотных тиглях в электрической печи с выдержкой в течение 30-40 минут при максимальной температуре 1500°С. Термообработку проводили в муфельной печи при температуре 950°С и времени выдержки 60 мин.
Пример №1
Для получения шихты в качестве сырьевых материалов используют шлак ТЭС, стеклобой, фторид натрия, диоксид титана. Состав стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС в данном случае следующий, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
TiO<sub>2</sub>
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
MnO
SO<sub>3</sub>
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
54,54
12,23
7,32
10,35
1,50
5,67
4,84
3,28
0,07
0,1
0,1
Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешиваются и сплавляются при температуре 1500°С с последующим розливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи - нагрев до 650°С, повышение температуры до 950°С со скоростью нагрева 1,0-2,0°С/мин, выдержка в течение 60 мин, охлаждение. Полученный стеклокристаллический материал (шлакоситалл) подвергают испытаниям. Твердость по шкале Мооса составляет 6,5. Определение кослото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82 и ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС составляет 99,8%, а щелочестойкость - 98,87%.
Пример №2
Для получения шихты в качестве сырьевых материалов используют шлак ТЭС, стеклобой, фторид натрия, диоксид титана. Состав стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС в данном случае следующий, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
TiO<sub>2</sub>
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
MnO
SO<sub>3</sub>
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
53,91
12,83
6,55
9,65
1,93
5,55
5,1
4,18
0,1
0,1
0,1
Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешиваются и сплавляются при температуре 1500°С с последующим розливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи - нагрев до 650°С, повышение температуры до 950°С со скоростью нагрева 1,0-2,0°С/мин, выдержкой в течение 60 мин, охлаждением. Полученный стеклокристаллический материал (шлакоситалл) подвергают испытаниям. Твердость по шкале Мооса составляет 6,5. Определение кослото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82 и ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклокристаллического материал на основе шлаковых отходов ТЭС составляет 99,75%, а щелочестойкость - 98,7%.
Пример №3
Для получения шихты в качестве сырьевых материалов используют шлак ТЭС, стеклобой, фторид натрия, диоксид титана. Состав стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС в данном случае следующий, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
TiO<sub>2</sub>
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
MnO
SO<sub>3</sub>
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
53,01
11,83
6,95
9,75
1,53
6,0
5,1
4,53
0,1
0,05
0,15
Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешиваются и сплавляются при температуре 1500°С с последующим розливом в огнеупорные формы и дальнейшим отжигом. Термообработку образцов производят в муфельной печи - нагрев до 650°С, повышение температуры до 950°С со скоростью нагрева 1,0-2,0°С/мин, выдержкой в течение 60 мин, охлаждением. Полученный стеклокристаллический материал (шлакоситалл) подвергают испытаниям. Твердость по шкале Мооса составляет 6,5. Определение кослото- и щелочестойкости производят по ГОСТ 10134.2-82 и ГОСТ 10134.3-82 соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклокристаллического материал на основе шлаковых отходов ТЭС составляет 99,65%, а щелочестойкость - 98,75%.