ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАРБЛИТА НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Российский патент 2023 года по МПК C03C6/02 C03C10/04 C03C4/02 

Изобретение относится к области получения декоративно-облицовочных материалов, в частности марблита черного цвета.

Известны составы шихт для получения марблита, недостатками данных составов является высокая температура варки шихты и невысокое качество полученных изделий.

Наиболее близким решением к предлагаемому составу шихты является шихта для получения марблита черного цвета, Патент РФ №2578233, включающая кристаллические сланцы, соду и мел при следующем соотношении компонентов, масс. %: 80: 17,5: 2,5 соответственно.

Недостатком данного состава шихты является значительные энергозатраты за счет высокой температуры варки и относительно невысокое качество конечного продукта.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат при производстве марблита черного цвета и повышение его качества.

Технический результат достигается тем, что шихта для получения марблита на основе отходов промышленности включает соду и мел, причем в состав шихты дополнительно вводят отходы обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА), отходы ванадиевого производства, силикат натрия растворимый при следующем соотношении компонентов (масс. %): отходы обогащения железистых кварцитов КМА – 40,0; отходы ванадиевого производства – 32,0; силикат натрия растворимый – 5,0; сода 18,5; мел 4,5 соответственно.

Предложенный состав шихты отличается от прототипа тем, что в состав шихты дополнительно вводят отходы обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА), отходы ванадиевого производства, силикат натрия растворимый при следующем соотношении компонентов (масс. %): отходы обогащения железистых кварцитов КМА – 40,0; отходы ванадиевого производства – 32,0; силикат натрия растворимый – 5,0; сода 18,5; мел 4,5 соответственно.

Сопоставительный анализ показателей качества и условий варки марблита черного цвета известной и предлагаемой шихты представлен в таблице 1.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого составов шихт и технологических параметров получения марблита черного цвета

Наименование Известный состав шихты (состав 1)
Патент RU 2 578 233 Предлагаемый состав шихты (состав 2) Состав шихт (масс. %) Кристаллические сланцы – 80,0
Сода – 17,5
Мел – 2,5 Отходы КМА – 40,0
Отходы ванадиевого производства – 32,0
Сода – 18,5
Мел – 4,5
Силикат натрия растворимый – 5,0 Температура варки, ºС 1320±5 1255 Прочность на изгиб, МПа 78,1 88,5 Термическая устойчивость, ºС 90 98 Химическая устойчивость (гидролитический класс) 3/98 2/98

Отходы обогащения железистых кварцитов КМА имеют в своем составе значительное количество оксидов железа, что позволяет окрашивать марблит в черный цвет и существенно снижают температуру варки. Отходы ванадиевого производства имеют в своем составе оксид марганца, который с оксидом железа образует минерал якобсит, способствующий интенсивной окраски марблита в черный цвет. Силикат натрия растворимый в своем составе имеет оксид натрия, который в процессе варки марблита образует легкоплавкие эвтектики с оксидом кремния при температуре 789 ⁰С. Это интенсифицирует процесс плавления тугоплавких оксидов кремния и алюминия в составе отходов обогащения железистых кварцитов КМА и снижает температуру варки марблита черного цвета.

Определены оптимальные составы шихты, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2

Оптимальные составы шихты

№
п/п Массовое содержание, масс. % Температура варки, ºС Отходы обогащения железистых кварцитов КМА / отходы ванадиевого производства Сода Мел Силикат натрия раство-римый 42,0/30,0 16,5 5,5 4 1294 42,0/30,0 16.5 4,5 5 1290 42,0/30,0 16,5 6,5 3 1297 41,0/31,0 17,5 5,5 4 1290 41,0/31,0 17,5 4,5 5 1275 41,0/31,0 17,5 6,5 3 1285 40,0/32,0 18,5 5,5 4 1260 40,0/32,0* 18,5 4,5 5* 1255 40,0/32,0 18,5 6,5 3 1265 39,0/33,0 19,5 5,5 4 1275 39,0/33,0 19,5 4,5 5 1270 39,0/33,0 19,5 6,5 3 1280 38,0/34.0 20,5 5,5 4 1289 38,0/34,0 20,5 4,5 5 1285 38,0/34,0 20,5 6,5 3 1293 * – оптимальный вариант

Проведенный анализ известных способов получения марблита черного цвета позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого объекта критерию «новизна».

Пример:

В качестве исходных материалов применяли: отходы обогащения железистых кварцитов КМА известного химического состава (масс. %): Fe общ. =11,34; FeO =7,90; SiO₂ = 65,02; Al₂O₃ =2,21; CaO = 2,70; MgO =4,97; S = 0,192; P = 0,148; K₂O = 0,60; Na₂O = 0,90; CO₂ =3,54; TiO₂= 0,245; П.П.П.=5,20. (Бессмертный В.С., Здоренко Н.М., Макаров А.В., Бондаренко М.А., Кочурин Д.В., Воронцов В.М., Черкасов А.В. Плазменная технология получения стекломикрошариков на основе отходов обогащения железистых кварцитов КМА // Стекло и керамика. 2021. №7. С. 17-27); отходы ванадиевого производства известного химического состава (масс. %): CaO – 36,93; SO₃ – 33,02; MnO – 17,39; MgO – 5,03; SiO₂ – 3,22; V₂O₅ – 2,81; Al₂O₃ – 0,41; П.П.П. – 1,13; прочее – 0,06 (Бессмертный В.С., Здоренко Н.М., Черкасов А.В., Варфоломеева С.В., Бондаренко М.А., Макаров А.В., Платов Ю.Т., Платова Р.А. Возможность использования в технологии стеновой керамики отходов ванадиевого производства // Стекло и керамика. 2022. №7. С. 43-50); силикат натрия растворимый (ГОСТ 13079-2021); соду (ГОСТ 10689), мел (ТУ 21-41-61).

Исходные компоненты измельчали и рассевали на ситах. Готовили состав на 100 кг шихты. Компоненты шихты усредняли в лопастном лабораторном смесителе в течении 15 минут. Марблит черного цвета из приготовленного состава варили при температуре, указанной в таблице 2, в печи с силитовыми нагревателями с выдержкой при максимальной температуре 1,5 часа с последующим отжигом при 555 С.

Прочность на изгиб. термическую стойкость и химическую устойчивость определяли по стандартным методикам.

Изобретение относится к области получения декоративно-облицовочных материалов, в частности марблита черного цвета. Шихта для получения марблита на основе отходов промышленности включает следующие компоненты (мас.%): отходы обогащения железистых кварцитов КМА 40,0; отходы ванадиевого производства 32,0; силикат натрия растворимый 5,0; сода 18,5; мел 4,5. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат при производстве марблита черного цвета и повышение его прочности и термической устойчивости. 2 табл., 1 пр.

Шихта для получения марблита на основе отходов промышленности, включающая соду и мел, отличающаяся тем, что в состав шихты дополнительно вводят отходы обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА), отходы ванадиевого производства, силикат натрия растворимый при следующем соотношении компонентов (мас.%): отходы обогащения железистых кварцитов КМА 40,0; отходы ванадиевого производства 32,0; силикат натрия растворимый 5,0; сода 18,5; мел 4,5 соответственно.