RU2026834C1 - Method of preparing of glass ceramic material - Google Patents
Method of preparing of glass ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2026834C1 RU2026834C1 SU4942020A RU2026834C1 RU 2026834 C1 RU2026834 C1 RU 2026834C1 SU 4942020 A SU4942020 A SU 4942020A RU 2026834 C1 RU2026834 C1 RU 2026834C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- charge
- glass
- melt
- products
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства товаров народного потребления и строительных материалов, преимущественно стеклокристаллических материалов, и может быть использовано для получения ситаллов и каменного литья с цветным контрастным рисунком типа малахита, яшмы и др. The invention relates to the field of production of consumer goods and building materials, mainly glass-crystalline materials, and can be used to produce ceramic and stone castings with a contrasting color pattern such as malachite, jasper, etc.
В производстве декоративных стеклокристаллических изделий различного функционального назначения применяется способ литья, включающий наполнение форм измельченной шихтой, нагревание и плавление шихты, кристаллизацию и охлаждение плава [1]. Этот способ позволяет получать декоративные материалы и изделия с высокими потребительскими свойствами. Однако процесс по этому способу идет медленно и в периодическом режиме, что влечет за собой непроизводительные потери тепла. Так, нагревание шихты до плавления идет со скоростью 180-200оС в час, а охлаждение - со скоростью 20-30оС в час. Кроме того, формы из традиционных огнеупоров (корунд, шамот и т.д.) выдерживают указанный темп нагрева только при небольших объемах (до 1-2 л) и при ограниченном количестве плавок. Нетрадиционные огнеупоры (платина, графит, тугоплавкие металлы, нитрид титана и т.п.) или чрезвычайно дороги или подвергаются износу вследствие интенсивного химического взаимодействия с расплавом. Температура варки 1500оС ограничена в воздушной среде.In the production of decorative glass crystal products of various functional purposes, a casting method is used, which includes filling the molds with a chopped charge, heating and melting the charge, crystallization and cooling of the melt [1]. This method allows to obtain decorative materials and products with high consumer properties. However, the process according to this method is slow and periodic, which entails unproductive heat loss. Thus, heating of the charge before melting is at a rate of 180-200 ° C per hour, and cooling - at a rate of 20-30 C per hour. In addition, forms from traditional refractories (corundum, chamotte, etc.) can withstand the indicated heating rate only with small volumes (up to 1-2 l) and with a limited number of heats. Non-traditional refractories (platinum, graphite, refractory metals, titanium nitride, etc.) are either extremely expensive or wear out due to intense chemical interaction with the melt. The cooking temperature of 1500 ° C is limited in air.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения расплава из минералов или сырьевых материалов путем загрузки в печь, подачи туда газа, который нагревается плазмой, с последующим плавлением и выработкой [2]. Closest to the invention in technical essence is a method for producing a melt from minerals or raw materials by loading into a furnace, supplying there gas that is heated by plasma, followed by melting and production [2].
Недостатком этого способа является то, что плавление шихты происходит медленно, равновесно, что приводит к полной гомогенизации состава и исключает возможность получения изделий с декоративной огненно-полированной поверхностью. Известный способ требует введения специальных добавок к шихте: катализаторов, в том числе довольно дорогих, вызывающих объемную кристаллизацию стекломассы. The disadvantage of this method is that the melting of the mixture occurs slowly, in equilibrium, which leads to complete homogenization of the composition and eliminates the possibility of obtaining products with a decorative fire-polished surface. The known method requires the introduction of special additives to the mixture: catalysts, including rather expensive ones, which cause bulk crystallization of glass.
Целью изобретения является интенсификация процессов и расширение сырьевой базы. The aim of the invention is the intensification of processes and the expansion of the raw material base.
Для обеспечения способа используют плазменный теплоноситель. Плазменный теплоноситель, например воздух, нагретый электрическим разрядом до температуры 3000-4000оС, обладает высоким теплосодержанием (1000-2000 ккал/кг) и обеспечивает интенсивный нагрев шихты любого состава до температуры 1600-2000оС со скоростью 103-104 градусов в час. При таком нагреве не происходит гомогенизация расплавленной стекломассы и компоненты стекломассы дислоцированы и объеме в соответствии с последовательностью их плавления. Это создает предпосылки для кристаллизации компонентов стекломассы в поверхностном слое без специальных катализаторов, что обеспечивает декорирование поверхности изделий. С другой стороны, интенсивный нагрев шихты до высокой температуры 1600-2000оС обеспечивает быстрое газоудаление из стекломассы и получение на стадиях формования кристаллизации и отжига огненно полированной поверхности изделий без пороков: трещин, пузырей и т.п.To provide the method using a plasma coolant. Plasma coolant, for example, air, heated by electric discharge to a temperature of 3000-4000 о С, has a high heat content (1000-2000 kcal / kg) and provides intensive heating of a charge of any composition to a temperature of 1600-2000 о С at a speed of 10 3 -10 4 degrees in hour. With such heating, homogenization of the molten glass melt does not occur and the components of the glass melt are located and volume in accordance with the sequence of their melting. This creates the prerequisites for the crystallization of glass components in the surface layer without special catalysts, which provides decoration of the product surface. On the other hand, intensive heating of the mixture to a high temperature of 1600-2000 о С provides quick gas removal from the glass melt and obtaining at the stages of molding crystallization and annealing of the fiery polished surface of the products without defects: cracks, bubbles, etc.
Принципиальная схема предлагаемого способа получения стеклокристаллических материалов состоит в следующем. Компоненты шихты в измельченном виде дозирующими устройствами подают в смеситель, полученную шихту питателем непрерывно направляют в плазменную печь. Воздух или другой плазмообразующий газ подают в плазменный генератор. Полученный плазменный теплоноситель направляют в печь для нагрева и плавления шихты. Из печи стекломассу разливают в формы. После снижения температуры расплава в поверхностном слое до температуры кристаллизации изделия направляют в отжиговую печь. A schematic diagram of the proposed method for producing glass crystalline materials is as follows. The components of the mixture in powdered form by metering devices are fed into the mixer, the resulting mixture is continuously fed by the feeder into the plasma furnace. Air or other plasma forming gas is supplied to the plasma generator. The resulting plasma coolant is sent to the furnace for heating and melting the charge. From the furnace, molten glass is poured into molds. After the temperature of the melt in the surface layer is reduced to the crystallization temperature, the products are sent to an annealing furnace.
Примеры осуществления способа получения стеклокристаллических материалов и каменного литья приведены в таблице. Examples of the method for producing glass crystalline materials and stone casting are given in the table.
П р и м е р 1. В плазменной плавильной печи, футерованной легковесным корундовым бетоном, нагревают до температуры 1600-2000оС стенки печи и шихту, включающую тугоплавкие продукты обогащения хвостов апатитовой флотации. В качестве теплоносителя используют воздушную плазму с температурой 3000-4000оС. Вводят порцию шихты и под воздействием излучения стенок и тепла расплава нагревают ее до температуры 1600-2000оС за 10-90 мин (104-103 град/ч). Скорость нагрева шихты регулируют расходом плазменного теплоносителя, Разливают в приготовленные формы порцию плава, соответствующую введенной порции шихты. Охлаждают полученные изделия до температуры начала кристаллизации тугоплавких компонентов шихты в поверхностном слое расплава и помещают изделия в отжиговую печь. Температуру в отжиговой печи снижают с эмпирически определяемой скоростью. Полученные изделия обладают разнообразно декорированной, огненно-полированной поверхностью без видимых пороков (трещин, пузырей и т.п.) и отличаются высокими физико-техническими свойствами: прочностью, твердостью, термостойкостью. Основной фактор интенсификации - скорость нагрева шихты в плавильной печи - имеет ограничения, связанные с обеспечением высокого качества поверхности изделия. Слишком медленный нагрев - менее 103 град/ч - приводит к растворению расцвечивающих компонентов в расплаве, гомогенизации расплава и исчезновению декоративных свойств поверхности получаемых изделий, поскольку не обеспечивает полного удаления газов из расплава и приводит к изъявлению поверхности изделий в результате выделения газовых пузырей при формовании.EXAMPLES EXAMPLE 1. In a plasma melting furnace lined corundum lightweight concrete, was heated to a temperature of 1600-2000 ° C and the furnace wall charge comprising the refractory products of apatite flotation tailings. As used coolant air plasma with a temperature of 3000-4000 C. Inject portion of the charge and under the influence of the walls of the radiation heat and melt is heated to a temperature of 1600-2000 ° C for 10-90 min (10 4 -10 3 K / h). The charge heating rate is controlled by the plasma coolant flow rate. A portion of the melt corresponding to the introduced portion of the charge is poured into the prepared forms. The resulting products are cooled to the temperature at which crystallization of the refractory charge components begins in the surface layer of the melt and the products are placed in an annealing furnace. The temperature in the annealing furnace is reduced at an empirically determined speed. The resulting products have a variably decorated, fiery-polished surface without visible defects (cracks, bubbles, etc.) and are characterized by high physical and technical properties: strength, hardness, heat resistance. The main factor of intensification - the heating rate of the charge in the melting furnace - has limitations associated with ensuring high quality surface of the product. Too slow heating - less than 10 3 deg / h - leads to the dissolution of the colorizing components in the melt, homogenization of the melt and the decorative properties of the surface of the resulting products disappear, since it does not completely remove gases from the melt and leads to the surface manifesting as a result of gas bubble formation .
Другой фактор интенсификации - высокая температура варки стекломассы - имеет теплофизические ограничения. Если температура варки превышает 2000оС, возникают затруднения с подбором материала для футеровки печи. Доступные огнеупоры не выдерживают нагрева выше 2000оС. Охлаждение стенок печи приводит к большим энергозатратам. Снижение температуры варки ниже 1600оС не обеспечивает плавления тугоплавких компонентов шихты, в результате при кристаллизации возникают напряжения, которые приводят к трещинам в изделиях.Another factor of intensification - the high temperature of glass melting - has thermophysical limitations. If cooking temperature exceeds 2000 ° C, there are difficulties in the selection of material for the furnace lining. Available refractories can not withstand heating above 2000 ° C. Cooling the walls of the furnace leads to high energy costs. Reduced cooking temperatures lower than 1600 ° C provides no melting of refractory batch components, resulting in stresses occur during the crystallization, which leads to cracks in the products.
В примере 3 основными компонентами шихты являются SiO2 41-44 мас.%, СаО 10-24 мас.%, TiO2 14-16 мас.%, Al2O3 11-13 мас.%. Для получения качественных изделий такую шихту приходится нагревать до температуры 1700оС. Здесь использованы компоненты отходов апатитового производства.In example 3, the main components of the charge are SiO 2 41-44 wt.%, CaO 10-24 wt.%, TiO 2 14-16 wt.%, Al 2 O 3 11-13 wt.%. To obtain high-quality products, such a charge has to be heated to a temperature of 1700 o C. Here the components of apatite production wastes are used.
Использование изобретения по сравнению с известными способами обеспечивает следующие преимущества:
- стадия нагрева и варки стекломассы интенсифицируется, что позволяет уменьшить габариты плавильной печи и снизить энергозатраты (энергозатраты в среднем составляют 5 кВт˙ч/кг массы, габариты 0,5х0,3х0,3 м3);
- переработке в ситаллы и каменное литье могут быть подвергнуты разнообразные отходы: отвалы горнодобывающих предприятий и их компоненты, шлаки металлургических производств, отработанные катализаторы, золы и шлаки теплоагрегатов, стеклобой и т.п., что способствует решению экологических проблем, комплексному использованию полезных ископаемых и расширению сырьевой базы производства ситаллов и каменного литья;
- получаются изделия с глянцевой огненно-полированной поверхностью с многоцветным рисунком, имитирующим поверхность полированных природных камней типа яшмы, малахита и т.п., что существенно расширяет сферу хозяйственного и культурно-художественного применения получаемых изделий.The use of the invention in comparison with known methods provides the following advantages:
- the stage of heating and melting of glass is intensified, which allows to reduce the dimensions of the melting furnace and reduce energy consumption (energy consumption on average is 5 kWh / kg of weight, dimensions 0.5x0.3x0.3 m 3 );
- various waste can be subjected to processing into ceramic and stone casting: dumps of mining enterprises and their components, slags of metallurgical industries, spent catalysts, ashes and slags of heat generating units, cullet, etc., which contributes to solving environmental problems, the integrated use of minerals and expanding the raw material base for the production of glass and stone casting;
- products with a glossy fire-polished surface with a multi-color pattern are obtained that imitate the surface of polished natural stones such as jasper, malachite, etc., which significantly expands the scope of economic, cultural and artistic use of the products obtained.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942020 RU2026834C1 (en) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | Method of preparing of glass ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942020 RU2026834C1 (en) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | Method of preparing of glass ceramic material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2026834C1 true RU2026834C1 (en) | 1995-01-20 |
Family
ID=21577550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4942020 RU2026834C1 (en) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | Method of preparing of glass ceramic material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2026834C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669020C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-10-05 | Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования Астраханский Государственный Архитектурно-Строительный Университет | Method of obtaining construction products from slag glass ceramics |
-
1991
- 1991-06-03 RU SU4942020 patent/RU2026834C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1230839, кл. C 03C 10/00, 1986. * |
2. Международная заявка РСТ N 82/00460, кл. C 03B 5/00, 1982. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669020C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-10-05 | Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования Астраханский Государственный Архитектурно-Строительный Университет | Method of obtaining construction products from slag glass ceramics |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104961443A (en) | High-strength deformation-resistant engineering ceramic product and preparation method thereof | |
JPH0840763A (en) | Production of platy building and decorative material resembling natural stone and material obtained thereby | |
KR101146003B1 (en) | Refractory system for glass melting furnaces | |
US3294505A (en) | Process of producing glass in a cupola | |
JP2003519612A (en) | Method and apparatus for heat treating glass and natural materials, especially ignited materials | |
CN101830718B (en) | Manufacturing method of corundum zircon brick | |
US6311522B1 (en) | Process for casting and forming slag products | |
US1814012A (en) | Process of making artificial granite | |
CN106278211A (en) | A kind of preparation method of labyrinth quartz ceramic | |
RU2026834C1 (en) | Method of preparing of glass ceramic material | |
CN101289326A (en) | Process for preparing vapour pressure air-entrained concrete light heat-insulation fireproof bricks by porcelain clay tailings | |
US5028572A (en) | Near net shape fused cast refractories and process for their manufacture by rapid melting/controlled rapid cooling | |
US5171491A (en) | Method of producing near net shape fused cast refractories | |
RU2131853C1 (en) | Method of producing vitrocrystalline material | |
US1712005A (en) | Refractory | |
EP0235909B1 (en) | Near net shape fused cast refractories and process for their manufacture by rapid melting/controlled rapid cooling | |
US2208034A (en) | Glassy shapes and method of producing same | |
CA2278099C (en) | Process for casting and forming slag products | |
WO2019013728A1 (en) | Chamotte refractory bricks (alumina-silica bricks) from waste sand of investment casting (lost wax casting, precision casting) mold | |
RU2298537C1 (en) | Method of manufacture of ceramic items on base of wollastonite | |
US3652306A (en) | High density refractory shapes and method for production of same | |
Dyatlova et al. | Intensification of sintering of mullite-cordierite ceramics using mineralizers | |
RU2082686C1 (en) | Method for manufacturing of decorative material | |
Huda | Ceramic Processing Technology | |
JPS62288172A (en) | Red artificial ore and manufacture |