СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОКРЕМНЕЗИТА НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Российский патент 2023 года по МПК C03B19/09 

Изобретение относится к производству стеклокремнезита на основе техногенных отходов промышленности, используемого в строительстве.

Известен ряд способов получения стеклокремнезита на основе техногенных отходов промышленности [Будов В.М., Саркисов П.Д. Производство строительного и технического стекла. М.: Высш. школа, 1991. 319с.].

Недостатками данного способа является высокая энергоемкость технологического процесса и относительно низкое качество конечного продукта.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения стеклокремнезита на основе отходов горнодобывающей промышленности», Патент РФ 2580855, включающий рассев отходов горнодобывающей промышленности до 0,5-2,5 мм и тарных стекол до 2,0-5,0 мм, смешение и укладку в формы нижнего слоя из смеси отходов горнодобывающей промышленности с жидким стеклом при массовом соотношении 3:1 соответственно, помол, укладку в формы верхнего слоя из смеси гранул тарного стекла с жидким стеклом при массовом соотношении 10:1 соответственно, спекание, отжиг, обрезку и контроль качества.

Недостатком данного способа является высокая энергоемкость и относительно низкое качество конечного продукта.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается и снижении энергозатрат за счет спекания усредненной смеси исходных компонентов при более низкой температуре и в повышении качества конечного продукта.

Технический результат достигается тем, что способ получения стеклокремнезита включает рассев, смешение, укладку в формы нижнего слоя, укладку в формы верхнего слоя, спекание, отжиг, обрезку и контроль качества, причем в качестве стеклосодержащего материала нижнего слоя используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и силикат натрия растворимого при массовом соотношении 3:2:1:1 соответственно, а в качестве стеклосодержащего материала верхнего слоя – смесь гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого при соотношении (9-11):1.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что:

- в качестве стеклосодержащего материала нижнего слоя используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и силиката натрия растворимого при массовом соотношении 3:2:1:1 соответственно;

- в качестве стеклосодержащего материала верхнего слоя – смесь гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого при соотношении (9-11):1.

Отходы обогащения железистых кварцитов КМА и ванадиевого производства представляют сыпучий материал, не требующий дробления. В предлагаемом способе при оптимальном соотношении отходов обогащения железистых кварцитов КМА отходов ванадиевого производства, колеманита и силиката натрия растворимого по сравнению с прототипом существенно снижается температура спекания за счет образования при 500ºС кальций-боратного стекла и легкоплавких эвтектик, что позволяет спекать стеклокремнезит при 700ºС. В процессе спекания оксиды марганца, содержащиеся в ванадиевых отходах обогащения железистых кварцитов КМА, образуют при спекании якобсит состава MnFe₂O₄. Якобсит обладает высокими прочностными характеристиками и существенно упрочняет структуру стеклокремнезита, что повышает качество конечного продукта, в частности прочность при сжатии.

Проведенный сопоставительный анализ технологических операций и свойств предлагаемого и известного способов представлен в таблице 1.

Таблица 2

Оптимальное соотношение компонентов нижнего и верхнего слоев

Соотношение отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства и силиката натрия растворимого п/п Соотношение боя цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого Прочность на сжатие, МПа Морозо-стойкость 1 2 3 4 5 3:3:1:1 1 12:1 725 70 2 11:1 722 73 3 10:1 719 76 4 9:1 721 74 5 8:1 723 71 6 12:1 728 70 3:3:0,5:1,5 7 11:1 723 74 8 10:1 720 79 9 9:1 718 75 10 8:1 717 72 3:3:1,5:0,5 11 12:1 722 75 12 11:1 719 78 13 10:1 715 82 14 9:1 718 79 15 8:1 721 77 3:2:1:1* 16 12:1 715 88 17* 11:1* 705* 92* 18* 10:1* 700* 96* 19* 9:1* 708* 91* 20 8:1 717 86 3:2:0,5:1,5 21 12:1 723 85 22 11:1 721 88 23 10:1 718 89 24 9:1 716 87 25 8:1 715 86 3:2:1,5:0,5 26 12:1 720 80 27 11:1 718 83 28 10:1 715 87 29 9:1 713 85 30 8:1 712 82 3:1:1:1 31 12:1 724 70 32 11:1 722 72 33 10:1 718 75 34 9:1 716 73 35 8:1 114 71 3:1:0,5:1,5 36 12:1 725 67 37 11:1 723 69 38 10:1 721 72 39 9:1 719 70 40 8:1 717 68 3:1:1,5:0,5 41 12:1 724 70 42 11:1 721 74 43 10:1 719 78 44 9:1 717 75 45 8:1 715 72

* – оптимальный состав

Оптимальное соотношение отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства и силиката натрия растворимого определяли с учетом температуры спекания и прочности стеклокремнезита на сжатие (таблица 2).

Сопоставительный анализ технологических операций и показателей качества, предлагаемого и известного способов, показал, что в предлагаемом способе при оптимальном соотношении отходов обогащения железистых отходов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и жидкого стекла при массовом соотношении 3:2:1:1 снижается температура спекания до 700ºС, а прочность стеклокремнезита и морозостойкость возрастают соответственно до 91-96 МПа и 100 циклов замораживания - оттаивания. При этом оптимальное соотношение гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого (9-11):1 снижает температуру спекания верхнего слоя по сравнению с известным способом за счет замены жидкого стекла на силикат натрия растворимый на 90-95ºС.

Проведенный анализ известных способов получения стеклокремнезита позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».

Пример.

В качестве техногенных отходов промышленности были взяты:

1) отходы ванадиевого производства следующего химического состава (масс. %): SiO₂ – 3,22;CaO – 36,93;MgO – 5,03; Al₂O₃ – 0,41; Mn₂O₃ – 17,39; V₂O₅ – 2,81; SO₃ – 33,02;П.П.П. –1,19.

2) отходы обогащения железистых кварцитов КМА (масс. %): SiO₂ – 66,19; Al₂O₃ – 9,51;Fe₂O₃ – 9,06; FeO – 6,44; CaO – 3,70;MgO – 4,08;K₂O – 0,69; Na₂O – 0,51; SO₃ – 0,16; P₂O₃–0,11;П.П.П. –5,19.

3) Колеманит (colemanite standard; borocalcite colemanite, производства «Эти Маден Ишлетмелери Г.М.», Анкара, Джихан сок., 2, Сыххиею, Турция) следующего химического состава, мас. %: B₂O₃ – 40,0±1; CaO – 27,0±1; SiO₂ – 4,0–6,0; Fe₂O₃(max) – 0,08; Al₂O₃(max) – 0,4; MgO(max) – 3,0; Na₂O(max) – 0,35. Сертификат безопасности на продукцию № 77.99.26.8.У.4851.6.10 (ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»).

Отходы обогащения железистых кварцитов КМА, отходы ванадиевого производства рассевали на виброситах и смешивали с колеманитом и силикатом натрия растворимым (по ГОСТ Р 50418-92. Силикат натрия растворимый. Технические условия) при соотношении 3:2:1:1 соответственно. Смесь укладывали в формы.

В качестве стеклосодержащего компонента использовали бой зеленого тарного стекла (масс. %): SiO₂ – 69,7; Al₂O₃ – 3,4; CaO – 6,01; MgO – 3,93; Na₂O – 14,59; SO₃ – 0,37; Fe₂O₃ – 0,46.

После рассева на ситах гранулированное стекло смешивали в лопастном смесителе с силикатом натрия растворимым при соотношении 10:1 соответственно. Смесь укладывали в формы на предварительно уложенный нижний слой. Верхний слой составлял 10% объема нижнего слоя.

Спекание производили в муфельной печи при 700ºС. Затем производили отжиг, обрезку кромок и контроль качества готовых изделий.

Пример контроля качества продукции.

Для определения прочности на сжатие из блоков стеклокремнезита вырезали кубики алмазным кругом размером 30х30х30 мм. Перед установкой на лабораторный пресс, нижнюю и верхнюю грани кубиков обкладывали паронитовыми прокладками. Разрушение образцов происходило после нагружения пресса. Прочность на сжатие определяли как среднее арифметическое пяти измерений:

Морозостойкость определяли по ГОСТ 7025-91 в морозильной камере с принудительной вентиляцией с автоматическим регулированием температуры от –15ºС до –20ºС при объемном замораживании – 4 часа. Контроль морозостойкости осуществляли по степени повреждений и потере массы.

Морозостойкость стеклокремнезита определяли как среднее арифметическое пяти измерений:

Изобретение относится к производству стеклокремнезита. Технический результат изобретения заключается в устранении ряда технологических операций, при этом спекание осуществляют при более низкой температуре.

Способ получения стеклокремнезита включает рассев, смешение, укладку в формы нижнего слоя, в качестве которого используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства колеманита и силикат натрия растворимого при соотношении 3:2:1:1 соответственно. Проводят помол, укладку в формы верхнего слоя, в качестве которого используют смесь гранул цветного тарного стекла с силикатом натрия растворимым при массовом соотношении (9-11):1. Затем осуществляется спекание, отжиг, обрезку контроль качества.

Изобретение относится к производству стеклокремнезита на основе техногенных отходов промышленности, используемого в строительстве. Техническим результатом является снижение энергозатрат за счет спекания усредненной смеси исходных компонентов при более низкой температуре и повышение качества конечного продукта. Заявлен способ получения стеклокремнезита, включающий рассев, смешение, укладку в формы нижнего слоя, укладку в формы верхнего слоя, спекание, отжиг, обрезку и контроль качества. При этом в качестве стеклосодержащего материала нижнего слоя используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и силиката натрия растворимого при массовом соотношении 3:2:1:1 соответственно. А в качестве стеклосодержащего материала верхнего слоя – смесь гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого при соотношении (9-11):1. 2 табл.

Способ получения стеклокремнезита, включающий рассев, смешение, укладку в формы нижнего слоя, укладку в формы верхнего слоя, спекание, отжиг, обрезку и контроль качества, отличающийся тем, что в качестве стеклосодержащего материала нижнего слоя используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и силиката натрия растворимого при массовом соотношении 3:2:1:1 соответственно, а в качестве стеклосодержащего материала верхнего слоя – смесь гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого при соотношении (9-11):1.