EA038424B1 - Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала - Google Patents

Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала Download PDF

Info

Publication number
EA038424B1
EA038424B1 EA201900575A EA201900575A EA038424B1 EA 038424 B1 EA038424 B1 EA 038424B1 EA 201900575 A EA201900575 A EA 201900575A EA 201900575 A EA201900575 A EA 201900575A EA 038424 B1 EA038424 B1 EA 038424B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
glass
ceramic material
cao
mgo
mno
Prior art date
Application number
EA201900575A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201900575A1 (ru
Inventor
Павел Николаевич Воронцов
Александр Валерьевич Мариничев
Иван Иванович РАДКОВСКИЙ
Original Assignee
ФЕДОРОВСКАЯ, Валентина Григорьевна
Исакова, Лариса Аркадьевна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДОРОВСКАЯ, Валентина Григорьевна, Исакова, Лариса Аркадьевна filed Critical ФЕДОРОВСКАЯ, Валентина Григорьевна
Priority to EA201900575A priority Critical patent/EA038424B1/ru
Publication of EA201900575A1 publication Critical patent/EA201900575A1/ru
Publication of EA038424B1 publication Critical patent/EA038424B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0009—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing silica as main constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0036—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0063—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing waste materials, e.g. slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/16—Halogen containing crystalline phase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к производству стеклокристаллических материалов и может быть использовано в химической промышленности, производстве композитов, строительной индустрии, в нефтегазовой и других отраслях. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение физико-химических характеристик состава стекла и получаемого на его основе стеклокристаллического материала. Шихта для получения стеклокристаллического материала содержит шлак от 50,9 до 76,59% и корректирующий добавки, такие как песок кварцевый, кремнефтористый натрий, поташ, жженую магнезию, глинозем, соду кальцинированную. Состав стекла для получения стеклокристаллического материала на основе шлаков ТЭС и металлургических производств имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 57,80-58,80; Al2O3 5,50-6,65; CaO 23,20-24,50; MgO 2,49-3,30; MnO 0,30-0,69; TiO2 0,10-0,19; S2- 0,25-0,40; FeO 0,15-0,20; Na2O 1,80-4,90; K2O 0,2-5,28; F- 1,70-2,00.

Description

Изобретение относится к производству стеклокристаллических материалов и может быть использовано в химической промышленности, производстве композитов, строительной индустрии, в нефтегазовой и других отраслях.
Известна шихта для изготовления стекол и стеклокристаллических материалов, содержит, мас.%: песок 16-30; соду 5-15 и шлам производства обогащенного глинозема остальное. Характеристики: водостойкость 99,7-99,85%, прочность при сжатии 470-495 МПа, микротвердость 7,22-8,03 ГПа (патент RU 2008284 С1).
Известна шихта для изготовления каменных и стеклокристаллических материалов и изделий черного цвета литьем или формованием из расплавов с последующей кристаллизацией, включающая доломит, карбонат кальция, например мел, известняк или мрамор, кварцевый песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отходы обогащения природных фосфатов при следующем соотношении компонентов, мас.%: доломит - 10,0-40,0; карбонат кальция, например мел, известняк или мрамор - 28,0-60,0; кварцевый песок - 0,01-20,0; отходы обогащения природных фосфатов - 25,0-60,0 (патент РФ 2130434).
Известен состав стекла для стеклокристаллического материала (патент №695156), содержащий следующие компоненты, мас.%:
SiO2 А120з Р2О5 Li2O TiO2 as2o3 CaO
46-57 24-30 16-54 3,5-5 3,5-6 0,5-1 1,5-3,5
Известен состав стекла для стеклокристаллического материала (патент №925031), содержащий следующие компоненты, мас.%:
SiO2 a!2o Li2O ZnO K2O P2O5 F Cs2O ZrO2 Yb2O3 Nd2O3 Gd2O3
55- 65 10- 15 10- 15 1-10 1-5 2-3 0,5- 2 0,5-4 0,2-1 0,010,1 0,0 ίο,1 0,0 ίο,1
Наиболее близким по составу к заявляемому изобретению является стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов ТЭС, включающий SiO2; Al2O3; Fe2O3; CaO; MgO; Na2O; K2O; TiO2; S-; P2O5 (патент RU 2477712 С2), отличающийся тем, что дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO2 ai2o Fe2O3 CaO K2O P2O5 MgO S- ΤΪΟ2 Na2O MnO
53-55 11-13 6,5-8 9-11 3-5 0,Ι- ο,15 1-2,5 0,05- 0,15 4,5-6 4-5,5 0,05- 0,15
Недостатком данных составов шихты и стекла являются низкие технические характеристики получаемого стеклокристаллического материала.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение физико-химических характеристик состава стекла и получаемого на его основе стеклокристаллического материала.
Указанный технический результат достигается тем, что шихта для получения состава стекла при производстве стеклокристаллического материала, состоящая из металлургических шлаков или золошлаков ТЭС и корректирующих добавок, согласно изобретению содержит шлак от 50,9 до 76,59% и корректирующие добавки, такие как песок кварцевый, кремнсфтористый натрий, поташ, жженую магнезию, глинозем, соду кальцинированную, при этом шлак содержит, мас.%:
- 1 038424
SiO2 26,43 -45,30
А12ОЗ 6,37-14,93
СаО 30,29-43,9
MgO 4,87 - 9,64
МпО 0,053-2,00
FeO, Fe2O3 0,10-4,17
S2~, SO3 0,10-6,31
Оксиды из ряда: TiO2,, Na2O, К2О, Р2О5, ZnO, PbO, Cr2O3, B2O3, Li2O,
Rb2O, CsO, V2O5,Ni2O3 до 14,00, а
корректирующие добавки, мас. %:
песок кварцевый 33,34 - 42,76
кремнефтористый натрий 2,73 - 5,24
поташ 3,00 - 6,968
жженая магнезия 0,00 - 0,945
глинозем 0,00 - 9,77
сода кальцинированная 1,33-4,10
Также указанный технический результат достигается тем, что состав стекла при производстве стеклокристаллического материала отличается тем, что имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
Технический результат обеспечивается за счет использования для приготовления шихты металлургических шлаков или золошлаков ТЭС. Данные шлаки содержат готовые продукты реакций силикатообразовапия, которые плавятся при нагреве гораздо быстрее, чем другие компоненты, использующиеся при традиционной варке стекол. За счет этого увеличивается скорость стеклообразоваиия и повышается однородность расплава. Стекло для производства стеклокристаллического материала получают из расплава синтезированной стекольной шихты. Добавляют в шихту катализаторы объемной кристаллизации, такие как оксиды металлов, фтор и др., растворяющиеся в стекломассе и способствующие образованию в стекломассе центров кристаллизации. Расплавы застывают в стекловидной форме и способны при повторном нагревании выделять определенные кристаллические фазы. Дополнительный нагрев и выдержка в муфельной печи стекла, полученного из расплава, обеспечивает образование максимального числа центров кристаллизации, необходимую степень закристаллизованности и заданный фазовый состав. При применяемом температурно-временном режиме достигаются оптимальные свойства стеклокристаллического материала, такие как прочность, термостойкость, кислотостойкость и другие важные характеристики.
При производстве стеклокристаллического материала для получения шихты в качестве сырьевых материалов использовались шлаковые отходы, кварцевый песок, глинозем, кальцинированная сода, поташ, жженая магнезия, кремнефтористый натрий и другие сырьевые материалы. В качестве катализатора объемной кристаллизации использовался фтор, который вводился в состав шихты через кремнефтористый натрий. Были синтезированы следующие составы стекол:
- 2 038424
№ сос- тава Содержание, мае. %
SiO2 А120з FeO TiO2 MnO СаО MgO К2О Na2O s F'
1 58.32 6.55 0.15 0.15 0.69 23.25 2.49 3.1 3.8 0.4 1.7
2 58,68 6,65 0,15 0,15 0,69 23,43 2,49 3,71 1,95 0,4 1,7
3 57,8 5,7 0,2 ο,ι о,з 23,8 3,3 4,9 1,95 0,25 1,7
4 58,8 5,5 0,2 ο,ι 0,4 24,5 3,1 0,2 4,9 0,3 2,0
5 58,0 6,0 0,18 0,19 0,3 23,3 2,5 5,28 2,13 0,3 1,9
6 58,47 5,6 0,18 0,19 о,з 23,2 з,з 4,8 1,8 0,3 1,86
Компоненты шихты, взятые в необходимых количествах, тщательно перемешивались и сплавлялись при температуре 1450-1550°С с последующей выработкой при температуре 1400-1450°С. В дальнейшем стекло подвергалось кристаллизации. После охлаждения образцы стеклокристаллического материала сохранили геометрическую форму, кристаллическая фаза составила 57-78%. Составы золошлаковых отходов ТЭС и доменных шлаков для получения шихты, состав корректирующих добавок для производства стекломассы и физико-химические свойства стеклокристаллического материала были сле дующие:
Состав золошлаковых отходов ТЭС и доменных шлаков, мас.%:
доменный шлак ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» г. Новокузне ЦК. зола уноса ТЭС Auvere EF1, Эстония зола уноса Эстонско й ТЭС, г. Нарва доменный шлак ОАО «Арселор Миталл Темиртау », Казахст ан доменный шлак ПАО «Тулачер мет», г. Тула доменный шлак ПАО «Косогоре кий мет. завод», г. Тула
SiO2 35,73 26,43 35,45 40,70 45,30 39,00
A12O3 14,93 6,37 8,60 8,00 6,50 7,00
Fe2O3 2,27 3,30 4,17
CaO 34,40 40,72 30,29 43,80 43,90 43,10
FcO 0,50 0,91 0,45
MnO 0,70 0,055 0,053 0,20 0,73 1,90
MgO 9,64 4,87 4,91 5,20 5,90 8,30
Na2O 0,69 0,16 0,107
K2O 0,64 3,07 3,93
SO3 5,54 6,31
TiO2 1,00 0,59 0,48 0,45 0,19 0,25
P2O5 0,151 0,151
S 0,84 0,65 0,87 1,20
Корректирующие добавки к используемым шлакам, мас. %:
- 3 038424
доменный шлак ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» г. Новокузне ЦК. зола уноса ТЭС Auvere EF1, Эстония зола уноса Эстонско й ТЭС, г. Нарва доменный шлак ОАО «Арселор Миталл Темиртау », Казахст ан доменный шлак ПАО «Тулачер мет», г. Тула доменный шлак ПАО «Косогоре кий мет. завод», г. Тула
Песок кварцев ый 33,86 42,76 33,34 37,11 37,06 37,154
Сода кальцен ированн ая 1,33 3,10 3,5 3,992 4,10 3,982
Глипозс м 0 1,50 0 8,547 8,348 9,77
Поташ 4,28 5,50 3,00 6,574 6,345 6,968
Жженая магнези я 0 0,48 0 0,847 0,945 0,780
Кремне фторист ый натрий 2,73 3,43 3,50 3,91 5,24 3,410
Физико-химические свойства стеклокристаллического материала:
Усредненные показатели
Плотность реальная, кг/м3 2930
Предел прочности при сжатии, Мпа 931
Предел прочности при изгибе, Мпа 294
Модуль упругости, х 1010 Па 14
Коэффициент Пуассона 0,31
Микротвердость, Мпа 9512
Удельная ударная вязкость, КДж/м2 5,0
Термостойкость, °К 473,15
Температура размягчения, °К 1425
Коэффициент линейного термического расширения, 10'7 1/град 81
Теплопроводность при 293°К, Вт/ м К 1,485
Потери массы при истирании, г/см2 0,0009
Кислотостойкость в минеральной кислоте, % (H2SO4) 99.25
Щелочестойкость в 35% NaOH, % 91,40
Пористость, % 0
Водоноглощсние, % 0
Таким образом, полученный на основе предлагаемой шихты и состава стекла стеклокристаллический материал с физико-механическими характеристиками, приведенными в вышеуказанной таблице, обладает высокими эксплуатационными свойствами и по большинству показателей превосходит другие стеклокристаллические материалы.

Claims (2)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Шихта для получения стеклокристаллического материала, состоящая из шлаков ТЭС и металлургических производств и корректирующих добавок, отличающаяся тем, что содержит шлак от 50,9 до 76,59% и корректирующие добавки, такие как песок кварцевый, кремнефтористый натрий, поташ, жженую магнезию, глинозем, соду кальцинированную, при этом шлак содержит, мас.%:
SiO2 26,43-45,30
А120з 6,37-14,93
- 4 038424
СаО 30,29-43,9
MgO 4,87-9,64
MnO 0,053-2,00
FeO,Fe2O3 0,104,17
S2-, SO3 0,10-6,31 оксиды из ряда: TiO2, Na2O, K2O, P2O5, ZnO, PbO, Cr2O3, B2O3, Li2O, Rb2O, CsO, V2O5, Ni2O3 до 14,00, a корректирующие добавки, мас. %:
песок кварцевый 33,34-42,76 кремнефтористый натрий 2,73-5,24 поташ 3,00-6,968 жженая магнезия 0,00-0,945 глинозем 0,00-9,77 сода кальцинированная 1,33-4,10
2. Стекло, полученное из шихты по п.1, для получения стеклокристаллического материала на основе шлаков ГЭС и металлургических производств, содержащее SiO2, Al2O3, FeO, TiO2, MnO, CaO, MgO, K2O, Na2O, S2-, F-, отличающееся следующим соотношением компонентов, мас.%:
SiO2 57,80-58,80
Al2O3 5,50-6,65
CaO 23,20-24,50
MgO 2,49-3,30
MnO 0,30-0,69
TiO2 0,10-0,19
S2- 0,25-0,40
FeO 0,15-0,20
Na2O 1,80-4,90
K2O 0,2-5,28
F- 1,70-2,00
EA201900575A 2019-10-25 2019-10-25 Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала EA038424B1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201900575A EA038424B1 (ru) 2019-10-25 2019-10-25 Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201900575A EA038424B1 (ru) 2019-10-25 2019-10-25 Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201900575A1 EA201900575A1 (ru) 2021-04-30
EA038424B1 true EA038424B1 (ru) 2021-08-26

Family

ID=75817392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201900575A EA038424B1 (ru) 2019-10-25 2019-10-25 Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA038424B1 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3170780A (en) * 1962-03-02 1965-02-23 Ngk Insulators Ltd Method of manufacturing porcelain articles by crystallizing glass materials
WO1984000536A1 (en) * 1982-07-30 1984-02-16 Mo Khim T I Im Glass crystalline material and method for obtention thereof
RU2026836C1 (ru) * 1991-06-17 1995-01-20 Жусупбек Таширбаевич Сулейменов Стекло для стеклокристаллического материала
UA4170U (ru) * 2004-02-19 2005-01-17 Віктор Іванович Борулько Translated By PlajСТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
US20050268656A1 (en) * 2001-01-08 2005-12-08 Alexander Raichel Poly-crystalline compositions
RU2477712C2 (ru) * 2011-05-03 2013-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций (тэс)
CN106116161A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 昆明理工大学 一种利用黄磷炉渣和铬渣制备微晶玻璃的方法
CN106746679A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司 高钛高炉渣微晶石材及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3170780A (en) * 1962-03-02 1965-02-23 Ngk Insulators Ltd Method of manufacturing porcelain articles by crystallizing glass materials
WO1984000536A1 (en) * 1982-07-30 1984-02-16 Mo Khim T I Im Glass crystalline material and method for obtention thereof
RU2026836C1 (ru) * 1991-06-17 1995-01-20 Жусупбек Таширбаевич Сулейменов Стекло для стеклокристаллического материала
US20050268656A1 (en) * 2001-01-08 2005-12-08 Alexander Raichel Poly-crystalline compositions
UA4170U (ru) * 2004-02-19 2005-01-17 Віктор Іванович Борулько Translated By PlajСТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
RU2477712C2 (ru) * 2011-05-03 2013-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Стеклокристаллический материал на основе шлаковых отходов тепловых электрических станций (тэс)
CN106116161A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 昆明理工大学 一种利用黄磷炉渣和铬渣制备微晶玻璃的方法
CN106746679A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司 高钛高炉渣微晶石材及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EA201900575A1 (ru) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101508524B (zh) 适于化学钢化的玻璃及其化学钢化玻璃
CA2745050C (en) Glass fiber composition
CN102892723B (zh) 具有高弹性模量的锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法
CN101439932B (zh) 以锂辉石尾矿为主要原料的低膨胀微晶玻璃及其制造方法
RU2531951C2 (ru) Композиция для высокопрочных стеклянных волокон и волокна, сформованные из этой композиции
CN101767934B (zh) 一种无氟低硼无碱玻璃纤维配方及制备方法
JPS6238298B2 (ru)
JP2012513362A5 (ru)
EP2379460A1 (en) Composition for high performance glass fibers and fibers formed therewith
CN102849956A (zh) 一种无硼玻璃纤维组合物
CN101353225A (zh) 一种钠钙硅酸盐板状玻璃及其制造方法
CN106396419A (zh) 环保低能耗的玻璃纤维
EP0095490A1 (en) Alkali-resistant glass fibers
EA038424B1 (ru) Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала
RU2740956C1 (ru) Шихта для стеклокристаллического материала и стеклокристаллический материал
RU2781058C1 (ru) Шихта и состав стекла для стеклокристаллического материала
US3923528A (en) Glass-ceramic articles
CN102010134A (zh) 一种玻璃纤维组合物
Mandal et al. Ultra low and negative expansion glass-ceramic materials produced from pyrophyllite and blast furnace slag
JP2024044915A (ja) グラスウール組成物
SU1392038A1 (ru) Декоративное стекло
RU2059580C1 (ru) Глушеное стекло
JPS623041A (ja) 希土類含有アルミノけい酸塩ガラスの製造法
WO2023205596A1 (en) High modulus fiberglass composition with reduced energy consumption
RU2016861C1 (ru) Глушеное стекло