Цветное шлакокаменное литье и шихта для его получения
Владельцы патента RU 2465237:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к производству стеклокристаллических материалов и каменного литья и может быть использовано в производстве декоративных, облицовочных материалов и художественных изделий. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы для получения декоративного каменного литья, что значительно удешевляет процесс получения каменного литья. Цветное шлакокаменное литье содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 - 33,0-39,2; Аl2О3 - 6,7-10,5; CaO - 12,8-20,6; MgO - 3,9-7,6; FeO - 0,5-1,2; TiO2 - 8,3-8,6; MnO - 0,1-0,3; V2O5 - 0,06-0,1; Р2О5 - 0,6-1,1; Na2O+K2O - 4,8-8,4; В2О3 - 4,8-8,4; NaF+KF - 0,8-1,4. Шихта для получения цветного шлакокаменного литья содержит следующие компоненты, мас.%: доменный шлак - 30-60; обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства - 40-70. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к производству художественных изделий и строительных материалов, преимущественно к производству стеклокристаллических материалов и каменного литья, и может быть использовано в производстве декоративных, облицовочных материалов и художественных изделий.
Известно декоративное каменное литье, содержащее следующие компоненты, мас.%: SiO2 40,77-47,24, Al2O3 6,26-9,11, FeO 0,48-1,72, Fe2O3 0,20-4,95, CaO 27,35-29,58, MgO 2,42-5,77, Na2O 2,07-3,71, K2O 4,24-6,41, B2O3 0,20-4,15, P2O5 0,73-2,06.
Шихта для получения этого декоративного каменного литья, включает маложелезистые полевошпатовые породы, буру, карбонатиты и мелилититы при следующем соотношении компонентов, мас.%: маложелезистые полевошпатовые породы 27,2-51,0, бура 0,5-10,0, карбонатиты 16,9-43,6, мелилититы 1,8-49,8 (см. патент РФ №2033398 от 20.04.1995 г., кл. C03C 10/06, C04B 30/00).
Недостатком известного каменного литья является необходимость использования в составе шихты компонентов редких горных пород (маложелезистые полевошпатовые породы, мелилититы).
Наиболее близким к заявляемому шлакокаменному литью по технической сущности является декоративный стеклокристаллический материал, содержащий, мас.%: SiO2 - 46,11-51,93, TiO2 - 6,81-8,77 Al2O3 - 5,82-8,36, Fe2O3 - 2,56-5,93, CaO - 18,57-19,96, MgO - 2,49-3,26, Na2O - 5,50-5,9, K2O - 0,86-1,20, B2O3- 1,44-2,03, P2O5 - 0,81-1,61 (см. патент РФ №2101240 от 10.01.1998 г., кл. C03C 10/10), Данное литье принято в качестве прототипа.
Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - SiO2, Al2O3, CaO, MgO, TiO2, P2O5, Na2O+K2O, B2O3.
Шихта для производства этого декоративного стеклокристаллического материала имеет следующий состав, мас.%: нефелиновый концентрат 8,27-9,69, кварц - 16,79-19,70, сфеновый концентрат 27,09-34,32, апатит 1,48-1,96, карбонатит 11,29-13,24, доломит 3,76-4,41, бура 4,00-4,69, стеклобой 19,61-19,70. В качестве сырья используют техногенные отходы и побочные продукты горнодобывающей промышленности. Данная шихта принята в качестве прототипа.
Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, - техногенные отходы.
Недостатком известного материала является необходимость использования в составе шихты компонентов редких и дорогих горных пород (нефелиновый концентрат).
Задачей изобретения является получение более дешевого цветного шлакокаменного литья с оттенками коричнево-бежевого цвета, расширение сырьевой базы для декоративного каменного литья.
Поставленная задача достигается за счет того, что известное цветное шлакокаменное литье, включающее SiO2, Al2O3, CaO, MgO, TiO2, P2O5, Na2O+K2O, B2O3, дополнительно содержит FeO, MnO, V2O5, NaF+KF при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| SiO2 | 33,0-39,2 |
| Al2O3 | 6,7-10,5 |
| CaO | 12,8-20,6 |
| MgO | 3,9-7,6 |
| FeO | 0,5-1,2 |
| TiO2 | 8,3-8,6 |
| MnO | 0,1-0,3 |
| V2O5 | 0,06-0,1 |
| P2O5 | 0,6-1,1 |
| Na2O+K2O | 4,8-8,4 |
| B2O3 | 4,8-8,4 |
| NaF+KF | 0,8-1,4 |
Поставленная задача также достигается за счет того, что известная шихта для получения цветного декоративного шлакокаменного литья, включающая техногенные отходы, в качестве техногенных отходов содержит доменный шлак и обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| доменный шлак | 30-60 |
| обезвоженные шликерные | |
| отходы эмалевого производства | 40-70 |
Отличительными признаками заявляемого литья от литья по прототипу являются введение в него FeO, MnO, V2O5, NaF+KF, а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: SiO2 - 33,0-39,2; Al2O3 - 6,7-10,5; CaO - 12,8-20,6; MgO - 3,9-7,6; FeO - 0,5-1,2; TiO2 - 8,3-8,6; MnO - 0,1-0,3; V2O5 - 0,06-0,1; P2O5 - 0,6-1,1; Na2O+K2O - 4,8-8,4; B2O3 - 4,8-8,4; NaF+KF - 0,8-1,4.
Отличительными признаками заявляемой шихты от шихты по прототипу являются использование в качестве техногенных отходов доменного шлака и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: доменный шлак 30-60; обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства 40-70.
Использование в качестве сырья техногенных отходов металлургического и эмалевого производств - доменного шлака и обезвоженных отходов шликера эмалевого производства, содержащих в своей структуре светлоокрашенные минеральные соединения и соединения-хромофоры, - позволяет получить цветное шлакокаменное литье коричнево-бежевого оттенков.
Доменный шлак - побочный продукт, образованный при производстве чугуна. При образовании представляет собой расплав, а после удаления его из доменной печи переходит в твердое состояние, в котором он и используется в шихте.
Обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства представляют собой высушенную суспензию, состоящую из неиспользованных шликерных растворов при получении покрытий на металлические изделия. Используется в шихте в виде рассыпчатого порошка.
Химический состав компонентов шихты приведен в таблице 1.
Окрашивание достигается за счет того, что оксид кальция (CaO), двуокись титана (TiO2), оксид фосфора (P2O5), оксид бора (B2O3), фториды калия (KF) и натрия (NaF) образуют светлоокрашенные минералы, обладающие коричнево-бежевыми оттенками. Оксид железа (FeO) образует темноокрашенные минералы, но поскольку его содержание в цветном стеклокристаллическом декоративном литье не превышает 1,2%, их влияние на цветность материала является незначительным.
Химический состав, соотношение компонентов шихты и цвет, полученного шлакокаменного литья, представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||||||||||
| Состав шихты, мас.% | Химический состав, мас.% | Цвет | |||||||||||||
| ДШ | ОШО | SiO2 | Al2O3 | CaO | FeO | MgO | MnO | K2O+Na2O | TiO2 | V2O5 | P2O5 | B2O3 | NaF+KF | П.п.п. | |
| 60 | 40 | 33,0 | 20,6 | 7,6 | 10,5 | 1,2 | 8,6 | 0,3 | 0,1 | 0,6 | 4,8 | 4,8 | 0,8 | 7,1 | Коричневый |
| 30 | 70 | 39,2 | 12,8 | 3,9 | 6,7 | 0,5 | 8,3 | 0,3 | 0,06 | 1,1 | 8,4 | 8,4 | 1,4 | 8,9 | Бежевый |
Цветное шлакокаменное литье изготавливают электродуговым переплавом двухкомпонентной шихты, состоящей из доменного шлака и отходов шликера эмалевого производства, при температуре 1350°C с изотермической выдержкой в течение 4 с. Разливку расплава из тигля осуществляют при температуре 1200°C. Отжиг ведут при температуре 600°C с последующим снижением до 20°C в течение 12 ч.
Гарантированное наличие цветности возможно при заявляемом количественном соотношении используемых ингредиентов.
Пример 1.
По описанному способу было получено цветное с оттенком коричневого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO2 33,0, Al2O3 10,5, CaO 20,6, MgO 7,6, FeO 1,2, TiO2 8,6, MnO 0,3, V2O5 0,1, P2O5,0,6, Na2O+K2O 4,8, B2O3 4,8, NaF+KF 0,8. А для получения такого состава и цветности использовали шихту следующего состава, мас.%: доменный шлак 60, обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства 40.
Пример 2.
По описанному способу было получено цветное с оттенком бежевого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO2 39,2, Al2O3 6,7, CaO 12,8, MgO 3,9, FeO 0,5, TiO2 8,3, MnO 0,1, V2O5 0,06, P2O5 1,1, Na2O+K2O 8,4, B2O3 8,4, NaF+KF 1,4. А для получения такого состава и цветности использовали шихту следующего состава, мас.%: доменный шлак 30, обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства 70.
Использование других составов шихт при содержании доменного шлака менее 30% или более 60% и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства менее 40% или более 70% не гарантирует обеспечения цветности с оттенками коричнево-бежевого цвета.
Представленные примеры доказывают, что предлагаемое цветное шлакокаменное литье окрашено в коричнево-бежевый цвет, который получен благодаря использованию в качестве компонентов шихты доменного шлака и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства. Предлагаемое техническое решение дает возможность получить цветное шлакокаменное литье с оттенками коричнево-бежевого цвета из более дешевого и распространенного сырья.
Расширяется сырьевая база для декоративного каменного литья, использование доменного шлака и обезвоженных шликерных отходов эмалевого производства в качестве шихты значительно удешевляет процесс получения цветного каменного литья.
1. Цветное шлакокаменное литье, включающее SiO2, Аl2О3, CaO, MgO, TiO2, P2O5, Na2O+K2O, В2О3, отличающееся тем, что дополнительно содержит FeO, MnO, V2O5, NaF+KF при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| SiO2 | 33,0-39,2 |
| Аl2О3 | 6,7-10,5 |
| CaO | 12,8-20,6 |
| MgO | 3,9-7,6 |
| FeO | 0,5-1,2 |
| TiO2 | 8,3-8,6 |
| MnO | 0,1-0,3 |
| V2O5 | 0,06-0,1 |
| P2O5 | 0,6-1,1 |
| Na2O+K2O | 4,8-8,4 |
| В2O3 | 4,8-8,4 |
| NaF+KF | 0,8-1,4 |
2. Шихта для получения цветного шлакокаменного литья, включающая техногенные отходы, отличающаяся тем, что в качестве техногенных отходов она содержит доменный шлак и обезвоженные шликерные отходы эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| доменный шлак | 30-60 |
| обезвоженные шликерные отходы | |
| эмалевого производства | 40-70 |
