ДЕКОРАТИВНЫЙ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2004 года по МПК C03C10/06 

Изобретение относится к области создания декоративных стеклокристаллических материалов на основе отходов металлургической промышленности.

Известен стеклокристаллический материал - квазикерам, полученный на основе доменных шлаков; первоначально он предназначался для изготовления столовой посуды, однако позже нашел применение для изготовления изоляторов, оконных парапетов, ступеней лестниц и т.п. [Стрнад З. Стеклокристаллические материалы/Пер. с чеш. И.Н.Князевой/Под ред. Б.Г.Варшала. - М.: Стройиздат, 1988. - 256 с.].

Также известен сигран (синтетический гранит). Основной кристаллической фазой сиграна является волластонит, обеспечивающий материалу высокие физико-химические, механические и декоративные свойства. Так, прочность на сжатие составляет 500-550 МПа, ТКЛР - 80-85·10^-7 К^-1, термостойкость 502-586°С. [Саркисов П. Д.//Сигран - новый декоративный строительный материал: Сб. науч. тр. / ВНИИЭСМ. М., 1983. Сер.11. Вып.1. С. 15].

Однако декоративные свойства этого материала, в частности цвет - цвет гранита - значительно сужает область применения сиграна именно в качестве декоративного материала.

В качестве прототипа может служить декоративный стеклокристаллический материал, включающий, мас.%: смесь фосфорного шлака, фосфогипса, песка и соды - 25-75, стеклобой - 8-20, раствор жидкого стекла - 5-7 [а.с. СССР № 1502502 А1, опубл. 23.08.1989].

Недостатками прототипа являются низкая прочность на сжатие и отсутствие насыщенного цвета из-за малого количества окрашивающих оксидов.

Задачей данного изобретения является синтез сравнительно дешевого цветного декоративного стеклокристаллического материала на основе отходов промышленности, имеющего насыщенный цвет при высоких показателях механических и термических свойств.

Данная задача решена посредством разработки декоративного стеклокристаллического материала темно-синего цвета, предназначенного для применения в промышленности строительных материалов, содержащего шлаковый отход, буру, соду и жидкое стекло.

В декоративном стеклокристаллическом материале, включающем шлаковый отход, соду - Na₂CO₃ и жидкое стекло, используют шлаковый отход металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: Ni - 72-75, Со - 2-5, Al - 15-20, Fe, Si,Cu, Mg, Cr, In, Nb - остальное, и дополнительно буру Na₂B₄O₇·10H₂O при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный шлаковый отход 30 - 75

Бура 13 - 26

Сода 7 - 24

Жидкое стекло 5 - 20.

Декоративный стеклокристаллический материал имеет темно-синий насыщенный цвет, высокие показатели механических и термических свойств.

Для достижения указанной цели в состав шихты вводится шлаковый отход металлургической промышленности яркого синего цвета следующего состава, мас.%: Ni - 72-75, Со - 2-5, Al - 15-20, Fe, Si, Cu, Mg, Cr, In, Nb - остальное. Температура производственного процесса 2500-3000°С. Охлаждение естественное на воздухе. При этом решается важнейшая экологическая проблема - утилизация твердых отходов промышленности. Кроме того, использование шлакового отхода значительно удешевляет технологию декоративных стеклокристаллических материалов, применяемых в промышленности строительных материалов.

Для снижения температуры синтеза материала в состав шихты вводится смесь буры и соды наряду с жидким стеклом.

Пример 1.

Декоративный стеклокристаллический материал может быть получен тщательным приготовлением шихты и варки последней в аллундовых тиглях в электрической печи с силитовыми нагревателями при температуре 1000-1150°С. Время выдержки при максимальной температуре 1 час. Изделия формируются отливкой в формы. Затем изделия подвергаются термической, механической и химической обработке с целью улучшения декоративных функциональных и эксплуатационных характеристик.

Для испытания взята шихта, мас.%:

Шлаковый отход 30

Бура, Na₂B₄O₇·10H₂O 26

Сода, Nа₂СО₃ 24

Жидкое стекло 20

Полученный материал имеет яркий синий цвет. Термостойкость материала составляет 900°С.

Температурный коэффициент линейного расширения - 90·10^-7 К^-1. Прочность на удар - 20 МПа. Прочность на сжатие - 500 МПа. Блеск - металлический, R=20%.

Пример 2.

Шихта, мас.%:

Шлаковый отход 40

Бура, Na₂B₄O₇·10H₂O 24

Сода, Nа₂СО₃ 16

Жидкое стекло 20

Полученный материал имеет насыщенный синий цвет и стеклокристаллическую структуру. Термостойкость материала составляет 950°С. Температурный коэффициент линейного расширения - 80·10^-7 К^-1. Прочность на удар - 50 МПа. Прочность на сжатие - 550 МПа. Блеск - металлический, R=30%.

Пример 3.

Шихта, мас.%:

Шлаковый отход 75

Бура, Na₂B₄O₇·10H₂O 13

Сода, Nа₂СО₃ 7

Жидкое стекло 5

Полученный материал имеет насыщенный темно-синий цвет и стеклокристаллическую структуру. Термостойкость материала составляет 1000^oС.

Температурный коэффициент линейного расширения - 76·10^-7 К^-1. Прочность на удар - 70 МПа. Прочность на сжатие - 600 МПа. Блеск - металлический, R=35%.

Изобретение относится к области создания декоративных стеклокристаллических материалов на основе отходов металлургической промышленности. Технический результат - утилизация отходов промышленности, получение сравнительно дешёвого декоративного материала насыщенного тёмно-синего цвета с высокими механическими и термическими свойствами, предназначенный для применения в промышленности строительных материалов. В декоративном стеклокристаллическом материале, включающем шлаковый отход, соду - Na₂CO₃ и жидкое стекло, используют шлаковый отход металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: Ni - 72-75, Со - 2-5, Al - 15-20, Fe, Si ,Cu, Mg, Cr, In, Nb - остальное, и дополнительно буру Na2B4O₇·10H₂О при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный шлаковый отход - 30-75, бура - 13-26, сода - 7-24, жидкое стекло - 5-20.

Декоративный стеклокристаллический материал, включающий шлаковый отход, соду - Na₂CO₃ и жидкое стекло, отличающийся тем, что в качестве шлакового отхода используют шлаковый отход металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: Ni 72-75, Со 2-5, Al 15-20, Fe, Si, Cu, Mg, Cr, In, Nb остальное, и дополнительно буру Na₂B₄O₇·10H₂O при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный шлаковый отход 30-75

Бура 13-26

Сода 7-24

Жидкое стекло 5-20