СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ (ТЭС) Российский патент 2013 года по МПК C03C10/00 

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.%:

SiO₂ 46-57 Al₂O₃ 24-30 P₂O 54-16 Li₂O 3,5-5 TiO₂ 3,5-6 AS₂O₃ 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.%:

SiO₂ 55-65 Al₂O₃ 10-15 Li₂O 10-15 ZnO 1-10 K₂O 1-5 P₂O₅ 2-3 F 0,5-2 Cs₂O 0,5-4 ZrO₂ 0,2-1 Yb₂O₃ 0,01-0,1 Nd₂O₃ 0,01-0,1 Gd₂O₃ 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.%:

SiO₂ 36,68-44,52 Al₂O₃ 13,54-16,19 CaO 20,74-27,69 MgO 1,28-3,39 TiO₂ 0,64-0,73 S^- 0,23-1,50 Fe₂O₃ 0,70-0,84 FeO 0,70-0,84 Na₂O 60-4,12 K₂O 1,69-1,93 P₂O₅ 0,98-5,74 F^- 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.

Достигается это тем, что стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций, включающий SiO₂; Al₂O₃; Fe₂O₃; CaO; MgO; Na₂O; K₂O; TiO₂; S^-; P₂O₅, дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂ 53,0-55,0 Al₂O₃ 11,0-13,0 Fe₂O₃ 6,5-8,0 CaO 9,0-11,0 MgO 1,0-2,5 TiO₂ 4,5-6,0 S^- 0,05-0,15 Na₂O 4,0-5,5 K₂O 3,0-5,0 P₂O₅ 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.%:

SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO TiO₂ Na₂O K₂O MnO SO₃ P₂O₅ 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.%:

SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO TiO₂ Na₂O K₂O MnO SO₃ P₂O₅ 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.%:

SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO TiO₂ Na₂O K₂O MnO SO₃ P₂O₅ 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%.

Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий и касается стеклокристаллического материала на основе шлаковых отходов ТЭС. Технический результат изобретения заключается в повышении твердости и химической стойкости нетоксичного стеклокристаллического материала с пониженной температурой начала кристаллизации. Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов ТЭС имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 53,0-55,0; Al₂O₃ 11,0-13,0; Fe₂O₃ 6,5-8,0; СаО 9,0-11,0; MgO 1,0-2,5; TiO₂ 4,5-6,0; S^- 0,05-0,15; Na₂O 4,0-5,5; K₂O 3,0-5,0; P₂O₅ 0,1-0,15; MnO 0,05-0,15. 3 пр.

Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов ТЭС, включающий SiO₂; Al₂O₃; Fe₂O₃; CaO; MgO; Na₂O; K₂O; TiO₂; S^-; P₂O₅, отличающийся тем, что дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ 53,0-55,0 Al₂O₃ 11,0-13,0 Fe₂O₃ 6,5-8,0 CaO 9,0-11,0 MgO 1,0-2,5 TiO₂ 4,5-6,0 S^- 0,05-0,15 Na₂O 4,0-5,5 K₂O 3,0-5,0 P₂O₅ 0,1-0,15 MnO 0,05-0,15