BG4663U1 - Състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал - Google Patents

Състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал Download PDF

Info

Publication number
BG4663U1
BG4663U1 BG5878 BG4663U1 BG 4663 U1 BG4663 U1 BG 4663U1 BG 5878 BG5878 BG 5878 BG 4663 U1 BG4663 U1 BG 4663U1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
glass
waste
sintered
composition
composite material
Prior art date
Application number
BG5878
Other languages
English (en)
Inventor
Живков Караманов Александър
Original Assignee
Институт по физикохимия "Акад. Ростислав Каишев" - БАН
Filing date
Publication date
Application filed by Институт по физикохимия "Акад. Ростислав Каишев" - БАН filed Critical Институт по физикохимия "Акад. Ростислав Каишев" - БАН
Publication of BG4663U1 publication Critical patent/BG4663U1/bg

Links

Description

(54) СЪСТАВ ЗА СИНТЕРОВАН ГРАНИТОПОДОБЕН СТЪКЛО-КРИСТАЛЕН КОМПОЗИЦИОНЕН МАТЕРИАЛ
Област на техниката
Полезният модел се отнася до състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал и намира приложение в строителството като външни и вътрешни облицовки.
Предшестващо състояние на техниката
Синтероването на стъклен прах или гранулат (фрита) с добавени към тях неорганични добавки е известна практика за получаване на разнообразни композитни материали с приложения в различни области. Част от тези изследвания са свързани с продукти, предназначени за строителството.
Така например в разработка на китайски колеги [1] се докладва за получаването на стъклокерамична тухла, съдържаща отпадна фрита от керамична глазура и огнеупорни частици, като количеството на фритата е 30-70% от общата маса на суровините. Полученият след термообработка глазурен слой се характеризира с повишена устойчивост на абразия и противоплъзгане. Същият колектив разработва и метод за получаване на повърхностна декорация на заготовки от керамични тухли [2], при който сух гранулат от отпадъчна глазура се смесва с огнеупорен материал с високо съдържание на алуминий в съотношение 0,6-2,5 : 1. Като добавки се използват още 0-10% бентонит, 0-10% варовик, 0-10%, боракс и 0-10% керамичен пигмент.
Друга китайска разработка е свързана с метод за получаване на пенокерамичен топлоизолационен материал и продукт, получен с този метод [3]. Методът включва следните етапи: приготвяне на стъклен прах, който действа като топител; смесване с отпаден леярски пясък, шлака, отпадъци от десулфуриран гипс, форстерит, пенообразуващ агент и/или други добавки; последваща обработка чрез омокряне, смилане, сушене и пресяване; поставянето на получената смес в огнеупорна форма покрита с алуминиев оксид; термообработка за изпичане и изпенване, темпериране, охлаждане и рязане на получения продукт.
В друга разработка също се докладва за получаване на композитен пеноматериал [4], като методът се отнася до получаване на синтерован микрокристален материал. Продуктът включва: неорганични неметални твърди отпадъци 30-85%, фелдшпат, кварцов пясък 0-60%, нефелин, АЬОз от 0-30%, калцит, СаСОз, вар 0-30%, флюс 0-10%, скрап от стъклокерамична фрита 5-40%, пенообразувател 0-5%. След смесване и смилане на изходната шихта следва изпичане и изпенване. В резултат на кристализацията на стъклената фаза се получава продукт с достатъчна здравина. Разпененият микрокристален материал се характеризира с ниска плътност, водеща до подобрена топлоизолация и шумопоглъщане.
Докладвано е и за използване на отпадно смляно стъкло при смесване с различни добавки [5]. Дава се пример за използване на фрита и цимент, като новият строителен материал съдържа: цимент и фрита в количество 25 до 60%, 10 до 50% и 25 до 40%.
Но в нито един от посочените примери не се получава стъкло-кристален композит, който да съчетава ефектен външен вид с високите механични свойства на синтерованите строителни стъклокерамики.
Един от най-известните стъкло-кристални материали в света е японска синтерована строителната стъклокерамика, отделяща като кристална фаза волостонит (CaO.SiO2) [6]. Получаването на този продукт е свързано с топене на шихта с оригинален състав при използване на традиционни суровини при около 1500°C, след което получената стопилка се излива във вода и получената фрита (т.е. стъклен гранулат с размер на зърната от 1 до 7 mm), се насипва в огнеупорни форми. Стъклокерамиката се произвежда при термообработка от 1-1,5 часа при 1100°C при скорости на нагряване и охлаждане от 3-5°C/min, което води до пълно спичане на зърната и до образуване на 35-40 тегл. % кристална фаза. Поради протичането на повърхностна кристализация, след шлайфане и полиране частиците в спеченото тяло стават добре различими, което води до външен вид подобен на висококачествен мрамор. Този материал се произвежда в различни цветове като плоски и огънати плоскости с размери до 1-1,5 m2. През последните десетилетия в няколко завода в Китай започнаха производството на различни негови реплики [7].
През 1990 г. в България бе синтезиран друг подобен синтерован мрамороподобен материал, отделящ при повърхностна кристализация алтернативна кристална фаза - диопсид (CaO.MgO.2SiO2) [8].
Впоследствие, чрез синтер-кристализация на фрити, получени при използване на различни промишлени отпадъци като суровини, бяха получени лабораторни проби с разнообразни химични състави [9].
Но в някои от тези състави, съдържащи повишен процент железни оксиди, протича спонтанна обемна кристализация, поради което е невъзможно да се получи типичният мрамороподобен ефект за съставите с повърхностна кристализация [6-9]. В този случай, обаче, бе демонстрирано, че интересен гранитоподобен ефект може да се постигне при съвместното използване на две различни фракции: едра (над 3-4 mm) и фина (под 0,3-0,5 mm), като термообработка за спичане и кристализация се осъществява в интервала 1000-1050°C [10, 11]. При този режим във фината фракция протича пълно окисление на железните оксиди до трета валентност, докато в едрата фракция част от железните оксиди остават във втора валентност, което води до разлики във фазовия състав и преди всичко в цвета. След завършване на синтер-кристализацията фината фракция е с червен-червенокафяв цвят, докато едрата е с черентъмнозелен цвят. След шлифоване и полиране тази комбинация води до атрактивен гранитоподобен ефект. В допълнение, поради протичащата обемна кристализация, са получавани образци с по-високи механични показатели от тези на оригиналния японски материал и на диопсидната мрамороподобна стъклокерамика.
Независимо от атрактивния външен вид тези стъклокерамики винаги имат тъмен цвят, който обаче би могъл да се разнообрази чрез добавяне на смлени финодисперсни огнеупорни отпадъци, които имат бял или светложълт цвят. Това е и предметът на настоящия полезен модел. В допълнение тези добавки могат да действат и като типичен „заякчител, който подобрява някои от механичните показатели на получения композит.
Типични химични състави на стъкла, подходящи за получаване на описаните стъклокерамики (С1 и С2), както и химични състави на подходящи огнеупорни отпадъци (O1 и O2), подходящи за получаване на описания композиционен материал, са показани в Таблица 1. Стъкло С1 е получено от витрификация на Яросит (хидросулфат на фери желязо, получаван като отпадък при производството на цинк) и отпадък от производство на гранит с добавки на индустриален кварцов пясък, калциев карбонат и натриев карбонат [5]. Стъкло С2 е получено от витрификация на фаялит (отпадък от производството на мед) и стъклени трошки от амбалажно стъкло с добавка на кварцов пясък и калциев карбонат [6]. 01 е отпадък от корундови изделия, а 02 - от шамотно производство.
Техническа същност на полезния модел
Настоящият полезен модел за състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал решава поставената задача. Съставът за синтерован гранитоподобен стъклокристален композиционен материал, съдържащ едри и фини фракции на фрита от стъкло, получено от индустриални отпадъци, представлява синтерована хомогенизирана смес от фрита от стъкло, съдържащо между 5 и 25 % железни оксиди, и от 25-30 % смлян огнеупорен отпадък. Фритата от стъкло съдържа 4050 % едра фракция с размери на 3-7 шш и 25 % фина фракция с размери под 0,3 пил, а огнеупорният отпадък представлява 25 % корундов отпадък с размери 2-4 шш или 30 % шамотен отпадък с размери 1-3 шш; с максимална водопоглъщаемост от 0,3-0,5 %.
Съставът се получава като към смес от фрита от стъкло, съдържащо между 5 и 25 % железни оксиди, се добави 25-30 % смлян огнеупорен отпадък със светъл цвят и получената смес се термообработва за пълно спичане и кристализация на фритата. За да се предотвратят процеси на редукция на железните оксиди и топене на част от образуваните кристални фази, температурата на термообработката за получаване на новия композит не бива да надвишава с над 10-20°С тази на синтер-кристализацията на самата фрита, а именно 1120-1130°С. Освен това, количеството на добавения огнеупорен отпадък не бива да затруднява получаването на добре спечено изделие с максимална водопоглъщаемост от 0,3-0,5 %. След термообработката, за получаване на ефектен външен вид, образците се шлайфат и полират.
Полезният модел се отнася и до състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал с фрита от стъкло, която представлява синтерована кристализирана смес от 34 части Яросит, който е хидросулфат на фери желязо и представлява отпадък при производството на цинк, 24 части отпадък от производство на гранит, 24 части индустриален кварцов пясък, 10 части калциев карбонат и 8 части натриев карбонат, при това съставът на фритата от стъкло и корундовия отпадък е следният:
BG 4663 UI
Тегл, % Фрита от стъкло Корундов отпадък
SiQi 53,S±0,4 0,610,1
ΑΙ,Ο, 3,710,1 98,910,3
FejOs 21,7+0,3 0,410,1
MgO 0,210,1
CaO 3,710,2 ί
ZnO 2,410,2 i
Pbo 1,510,2
кго 1,010,1
Na;O 6,810,3 0,1
Други 0,210,1
Полезният модел се отнася и до състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал с фрита от стъкло, която представлява синтерована кристализирана смес от 30 части фаялит, който е железен силикат и е отпадък от производството на мед, 45 части стъклени трошки от амбалажно стъкло, 15 части индустриален кварцов пясък и 10 части калциев карбонат, при това съставът на фритата от стъкло и шамотния отпадък е следният:
Тегл. % Фрита от стъкло Шамотен отпадък
SiOz 56,610,4 51,810,3
AljOj з,о±о,1 46,410,2
FCiOa 19,910,3 2,310,1
MgO 0,210,1
CaO ΙΟ,Β+Ο,Ζ
ZrO 0,910,1
PbO -
KiO 0,210,1 0,1
Na2O 6,910,3 0,410,1
други 0,410,2
BG 4663 UI
Примерно изпълнение на полезния модел
Пример 1. Състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал, който представлява синтерована хомогенизирана смес от фрита от стъкло, съдържащо 22% железни оксиди и 25% смлян огнеупорен отпадък. Фритата от стъкло съдържа 50 % едра фракция с размери на 4-7 nun и 25 % фина фракция с размери под 0,5 nun, а огнеупорният отпадък представлява 25 % корундов отпадък с размери 2-4 nun.
Изходното стъкло С1 е получено от шихта със състав: 34 части Яросит (хидросулфат на фери желязо, получаван като отпадък при производството на цинк), 24 части отпадък от производство на гранит, 24 части индустриален кварцов пясък, 10 части калциев карбонат и 8 части натриев карбонат. Топенето се извършва при 1450°С, а синтер-кристализацията на стъклокерамиката при 1020-1030°С [10].
Новият композиционен материал се получава при смесването и хомогенизирането на 50 % едра фракция (4-7 nun) от стъкло С1, 25 % фина фракция (под 0,5 nun) от стъкло С1 и 25 % корундов отпадък 01 (2-4 пил). Сместа се насипва свободна в огнеупорна форма и се термообработва при скорост на нагряване и охлаждане от 5°C/min и задръжка от 30 min при 1135°С.
Пример 2. Състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал, който представлява синтерована хомогенизирана смес от фрита от стъкло, съдържаща 20 % железни оксиди, и от 30 % смлян огнеупорен отпадък, който е шамотен отпадък с размери 1-3 пил.
Изходното стъкло С2 е получено от шихта със състав: 30 части фаялит (железен силикат, който е отпадък от производството на мед), 45 части стъклени трошки от амбалажно стъкло, 15 части индустриален кварцов пясък и 10 части калциев карбонат. Топенето се извършва при 1400°C, а синтер кристализацията на стъклокерамиката при 1010-1020°C [11].
Новият композиционен материал се получава при смесването и хомогенизирането на 40 % едра фракция (3-6 mm) от стъкло С2, 30 % фина фракция (под 0,3 mm) от стъкло С2 и 30 % шамотен отпадък О2 (1-3 mm). Сместа се насипва свободна в огнеупорна форма и се термообработва при скорост на нагряване и охлаждане от 5°C/min и задръжка от 30 min при 1130°C.
Пояснение на приложената фигура
Фигура 1. Оптична микроскопия на стъклокерамика С1 (а) и на композит, получен при смесване на С2 и О2 (б) и двуизмерна X-Ray компютърна томография на стъклокерамика С1 (с) и на композит, получен при смесване на С1 и О1 (д). Показан е ефектният външен вид на стъклокерамиките и получените композити, както и минималната порьозност в техния обем.
Таблица 1. Химични състави на изходните стъкла и отпадни огнеупорни материали
Тегл. % Cl C2 01 02
53,810,4 56,610,4 0,610,1 51,810,3
AhOs 3,710,1 3,0+0,1 98,910,3 46,4+0,2
FSzOs 21,710,3 13,910,3 0,410,1 2,310,1
MgO 0,2+0,1 0,210,1
CaO 3,7+0,2 10,3+0,2
2,4+0,2 0,910,1
PbO 1,5+0,2 -
кго 1,0+0,1 0,210,1 0,1
Ν3ϊΟ 6,3+0,3 6,910,3 0,1 0,4+0,1
друга 0,210,1 0,410,2
BG 4663 UI

Claims (1)

  1. Състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал, съдържащ синтерована фрита от стъкло с едри и фини фракции на отпадъци, характеризиращ се с това, че представлява синтерована хомогенизирана смес от фрита от стъкло, съдържащо между 5 и 25 % железни оксиди и от 25-30 % смлян огнеупорен отпадък, при това фритата от стъкло съдържа 40-50 % едра фракция с размери на 3-7 mm и 25 % фина фракция с размери под 0,3 mm, а огнеупорният отпадък представлява 25 % корундов отпадък с размери 2-4 mm или 30 % шамотен отпадък с размери 1-3 mm; с максимална водопоглъщаемост от 0,3-0,5 %.
BG5878 2023-11-07 Състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал BG4663U1 (bg)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG4663U1 true BG4663U1 (bg) 2024-01-31

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Binhussain et al. Sintered and glazed glass-ceramics from natural and waste raw materials
KR101830911B1 (ko) 쑥재를 포함하는 도자기 유약 조성물 및 제조방법
JP5139327B2 (ja) 釉薬組成物
CN103964900B (zh) 一种天蓝色窑变釉配方及其制备方法
US9290409B2 (en) Glaze composition, method for manufacturing the glaze composition and methods of glazing
Tulyaganov et al. Processing of cordierite based ceramics from alkaline-earth-aluminosilicate glass, kaolin, alumina and magnesite
ES2638051T3 (es) Procesamiento de cenizas volantes y fabricación de artículos que incorporan composiciones de cenizas volantes
CN106186695A (zh) 一种引入超细氧化物提高釉面硬度的抛釉砖及其制备方法
JPH072536A (ja) スズ浴用敷きれんがとしての耐火れんが
El-Fadaly Characterization of porcelain stoneware tiles based on solid ceramic wastes
RU2374206C1 (ru) Сырьевая смесь и способ изготовления керамических изделий
KR20180040782A (ko) 담뱃재를 포함하는 도자기 투명 유약 조성물 및 제조방법
BG4663U1 (bg) Състав за синтерован гранитоподобен стъкло-кристален композиционен материал
Wannagon et al. Crystalline phases and physical properties of modified stoneware body with glaze sludge
Kummoonin et al. Fabrication of ceramic floor tiles from industrial wastes
US20230265005A1 (en) A glass composition, a method of forming a glass composition and uses of a glass composition
KR101017359B1 (ko) 초강화자기, 초강화자기용 소지 및 그 제조방법
KR100889635B1 (ko) 세라믹 발포체 제조 방법 및 상기한 방법으로 제조한 세라믹 발포체
NL2019780B1 (en) Binding composition for a ceramic glaze, glaze composition, glazing method and ceramic material
Vangordon Recovered Soda‐Lime Glass as a Ceramic Body Flux
Bengisu et al. Structure and Properties of Conventional Ceramics
Ahmad et al. The Development of a Low CTE Whiteware Ceramics Body Using a Prefired Material
Theerapapvisetpong et al. Utilization of glass cutting sludge and sanitary ware sludge in ceramic pressed bodies
RU2070185C1 (ru) Нефриттованная глазурь
JP2024095570A (ja) 釉薬層を備えた陶器