Способ получения каменного литья Советский патент 1986 года по МПК B28B1/54 

11

Изобретение относится к получению строительных материалов, а именно каменного литья, и может быть использовано для изготовления декоративных и технических изделий, используемых в различных отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения являются полут чение декоративного кристаллического материала со свойствами природного камня, снижение себестоимости и расширение сырьевой базы.

Шихта для получения каменного литья состоит из эгирина и диопсида.

Эгирин и диопсид являющиеся Отходами горно-обогатительных и горнодобывающих производх;тв, берут в количествах, соответствующих области образования твердых растворов этих минералов, регулируя соотношение изоморфно смешиваемых компонентов. Это позволяет управлять процессами кристаллизации материала от температуры плавления без нарушения кристаллизационных структур первичного расплава. Если вначале шихта состоит из двух минералов (эгирина и диопсида), то в итоге возникает кристаллическая масса, состоящая из одного минерала (ряда эгиринадиопсида). Процесс получения полнокристаллического кам- неподобного материала заключается в термообработке шихты с определенной заданной скоростью до температуры ее плавления и в последующей управляемой кристаллизации расплава от точки плавления до точки завершения кристаллизации, что обеспечивает получение нового кристаллического материала - астролита, представляющего изО морфную смесь эририндиопсидового состава.

Нарушение заданного режима нагрева или кристаллизации препятствует получению материала с кристаллической структурой и внешним видом астролита .

Постепенньй нагрев шихты способствует полному удалению посторонних летучих примесей из нее и создает предпосылки для пропорцио«ального совместного плавления эгирина идиоп- сида в соответствии с выбранным сос- ставом смеси.. .

Степень нагревания шихты и режим процесса определяются количественными соотношениями исходных минера30839

лов в соответствии с температурами

плавления изоморфных смесей.

Для осуществления способа природ- ньй диопсид дробят и измельчают до

5 размеров зерен менее 1 мм, перемешивают с готовым эгириновым концентратом крупностью также менее 1 мм, который является отходом обогащения апатито-нефелиновых руд, и засыпают

fO без очистки, смазки и прессования в формы из непрозрачного плавленого кварца. Применение кварцевых форм обеспечивает декоративный вид сопри- касающейся с днищем формы поверхиосt5 ти получаемого кристаллического материала и его свободное извлечение из формы после термообработки и охлаждения.

Нагревание шихты до температуры

20 начала ее плавления ведут со скоростью 180-200 град/ч, что необходимо для равномерного прогревания шихты и перестройки кристаллических структур природных пироксеновых мине25 ралов, входящих в состав шихты,.а также для предохранения кварцевых форм от резких перепадов температуры. Температура начала плавления составов в зависимости от соотношения эгирина

30 и диопсида соответствует 1150-1300°С. Температуры начала кристаллизации эгириндиопсидов находятся вблизи тем- перату их плавления, что и определя- ет технологию процесса. Для получения полностью закристаллизованного материала кристаллизацию осуществляют при температуре, близкой к темпе- ратуре плавления шихты, а охлаждение кристаллизованного продукта проводят со скоростью 20-30 град/ч, что обеспечивает сохранение кварцевьк форм и самого материала от термического разрушения.

Пример. Исходную шихту, включающую эгиринрвый концентрат.и измельченный диопсид в соотношении 1:1, помещают в кварцевые формы, нагревают до I220 С со скоростью 190 град/ч и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 25 град/ч. Полученный полнокристаллический материал - астролит декоративен и имеет достаточно высокие технические характеристики.

55 Пример2. Исходную шихту, включающую эгириновый концентрат и измельченный диопсид в соотношении .1:10, засьтают в кварцевые формы.

35

40

4S

50

нагревают со скоростью 180 град/ч до 1300 с и охлаждают со скоростью 30 град/ч до комнатной температуры.

П р и м е р 3. Исходную шихту, включающую эгириновый концентрат и измельченный диопсид в соотношении 10:1, помещают в кварцевые формы, нагревают со скоростью 200 град/ч до и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 20 град/ч. .

В табл.1 приведен химический состав исходных компонентов шихты.

Свойства полученного материала представлены в табл.2.

Оптимальным технологическим ре- жимам нагрева отвечают 180-200 град/ Более быстрый нагрев приводит к выбросу шихты из формы и нарушает пропорциональность совместного плавления эгирина и диопсиДа. Последнее приводит к изменению состава распла- ва по сравнению с заданным, так как сначала плавится более легкоплавкий эгирин, его расплав может локализоваться и впоследствии кристаллизо- ваться отдельной фазой. Кроме того, при быстром непропорциональном плавлении неполностью плавится шихта на заданных интервалах температур. В целом более быстрый нагрев, помимо выб роса шихты, не обеспечивает получения нужного кристаллического материала, .резко снижает однородность расплава, а также однородность, декоративность и полезные свойства ко- нечного продукта. Более медленный нагрев ведет к неэффективной затрате электроэнергии.. Для получения полнокристаллического материала выбранного состава кристаллизация расплава должна осуществляться от температуры плавления шихты определенного состава со скоростью 20-30 град/ч. Меньшая скорость кристаллизации приемлема, но приводит к затягиванию процес са и снижению его производительности. Большая скорость не обеспечивает получения кристаллического материала заданного состава как твердого раствора. При слишком быстром охлаждении образуются стекла или частично закристаллизованные материалы, в которых кристаллической фазой являет ся диопсид. В целом это приводит к ухудшению физико-технических свойств ко- нечного продукта.

Перегрев шихты выше температуры плавления разрзтиает стрзпстзфные эле ментъ расплава, готовые к кристаллизации твердых растворов, и, как и быстрая кристаллизация, препятствует эффективному получению кристаллического материала заданного состава.

Астролиты могут быть во всем диапазоне существования твердых растворов. Интервал составов, содержащих диопсид и эгириновый концентрат в соотношении от 1:10 до 10:1, может быть расширен до 100% д иопсида и 100% эгиринового концентрата. Однако тогда полученные материалы будут представлены чисто диопсидовыми или эгириновыми. При этом для синтеза диопсида необходима температура термообработки 1350°С, а для эгирина 1150 С. Для получения чисто эгиринового литья методом классической петрургии с разливкой расплава понадобится нагрев эгиринавого концентрата до 1250-1300°С, чтобы его можно было отлить в формы, а для диопсида - Bbmie 1400°С. Кроме того, литье будет содержать значительные количества (до 50%) стеклофазы и получение на его основе полнокристаллического кам неподобного материала затруднено, так как требует.дополнительной обработки для обеспечения раскристалли- зации.

Предлагаемый способ обеспечивает получение высокодекоративного полностью закристаллизованного материала с высокими техническими свойствами, близкими к свойствам таких природных пород, как габбро и граниты, из недорогого легкодоступного минерального сырья, являющегося отходами переработки промышленных предприятий и горнодобывающих производств, менее трудоемким технологическим способом по сравнению с традиционным способом получения камнелитых материалов,

Полученньш материал можно, рассмат риЬать как искусственньй аналог природных метаморфических пород. Он может найти Применение в различных отраслях народного хозяйства, в технике, строительстве, для изготовления сувенирных и художественных изделий и т.д.

J .98,0

299,6

395,5

Таблица2

0,05 0,05 0,08