СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2114797 (13) C1

(51) 6 C03C11/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 29.04.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96104012/03 
(22) Дата подачи заявки: 1996.02.28 
(45) Опубликовано: 1998.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Комплексное использование минерального сырья, 1992, N 5, с.76 - 81. 2. RU, патент, 2052400, кл. C 03 C 10/06, 1993. 
(71) Заявитель(и): Павлов Вячеслав Фролович; Баякин Сергей Геннадьевич; Шабанов Василий Филиппович 
(72) Автор(ы): Павлов Вячеслав Фролович; Баякин Сергей Геннадьевич; Шабанов Василий Филиппович 
(73) Патентообладатель(и): Павлов Вячеслав Фролович; Баякин Сергей Геннадьевич; Шабанов Василий Филиппович 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ 

Способ получения из металлургических шлаков пористых стекломатериалов с насыпной плотностью 100 - 300 кг/м3 и пониженной эмиссией сероводорода заключается в том, что шихту, состоящую из окислов SiO2, CaO, Al2O3, MgO, Fe2O3, MnO, SO3, Na2O, K2O, TiO2, плавят в восстановительной среде, причем перед плавлением содержание углерода в шихте доводят до 3 - 8 мас.%, а затем силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара отливом в водный раствор солей цинка с концентрацией 0,2 - 0,5 г/л. Понижение эмиссии сероводорода ниже предельно допустимого расширяет возможность применения. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Настоящее изобретение относится к переработке твердых отходов, в частности шлаков металлургического производства, в пористые теплоизоляционные стекломатериалы строительного назначения.

Известен способ получения стекломатериалов из силикомарганцевых шлаков, заключающийся в том, что шлаки следующего состава, мас.%: MnO 1,4-19,0; SiO2 43,0-46,0; Al2O3 6,9-9,0; CaO 15,5-16,5; MgO 4,0-5,0; Fe2O3 9,0-15,0; SO3 0,1-0,6, гранулируют на лотково-веерных агрегатах [1].

Данным способом получают вспененный материал с насыпной плотностью 500 кг/м3, что позволяет использовать его в основном при производстве легких бетонов для ограждающих (стеновых) и несущих конструкций зданий и инженерных сооружений. Однако высокая насыпная плотность вспененного материала снижает их эксплуатационные качества и возможность применения в качестве теплоизоляционных засыпок.

В известном способе в шихте следующего состава, мас.%: СаО 9-54; SiO2 13-75; Al2O3 5-26; Fe2O3 1-24; MgO 2-6; Na2O 0,1-1; K2O 0,2-1; SO3 0,1-0,6; TiO2 0,2; C 1-2, доводят содержание углерода до 3-8 мас.% и плавят в восстановительной среде [2]. Затем полученный расплав охлаждают в режиме термоудара до образования вспененного материала, насыпная плотность которого 100-300 кг/м3. При этом оксид кальция частично переходит в карбид кальция, а сульфат кальция - в сульфид кальция, которые на стадии охлаждения в воде образуют газовую среду, способствующую получению стекломатерала с высокой пористостью. Этот способ взят в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков.

Однако восстановление серы до сульфидов приводит к тому, что при осуществлении термоудара контактированием с водной средой вследствие гидролиза сульфидов образуется сероводород, который накапливается в порах стекломатериала. Кроме того, непрореагировавшие с водой сульфиды являются потенциальным источником сероводорода, поскольку при воздействии атмосферных водяных паров или другого источника влаги гидролизуются с выделением сероводорода.

Таким образом, применение способа [2] не исключает снижения эмиссии сероводорода из полученных стекломатериалов.

Задача изобретения - создание способа получения пористых стекломатериалов из металлургических шлаков с эмиссией сероводорода ниже предельно допустимой концентрации (ПДК), равной 0,008 мг/м3 с тем, чтобы расширить возможности их применения в качестве строительных материалов.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения пористых стекломатериалов из металлургических шлаков, заключающемся в том, что в шихте следующего состава, мас.%: SiO2 45-60; CaO 20,3-40; Al2O3 1,5-15; MgO 1-5; Fe2O3 5-9; MnO 4-18; SO3 0,1-3; Na2O 0,4-0,6; K2O 0,3-0,8; TiO2 0,1-0,2, доводят содержание углерода до 3-8 мас.% и плавят в восстановительной среде, затем силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара. Согласно изобретению стадию термоудара осуществляют контактированием силикатной части расплава с водным раствором солей цинка.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что восстановление оксида марганца, содержащегося в металлургических шлаках, и образование карбидов кальция и алюминия в процессе восстановительной плавки (за счет удаления марганца в металл и кальция в виде карбида) приводит к понижению основности силикатной части расплава и перераспределению серы в металл. С другой стороны, пониженная окисленность силикатной части расплава за счет более полного удаления оксидов железа и повышенное содержание углерода в расплаве увеличивает содержание серы в силикатной части расплава в виде сульфидов. При воздействии на сульфиды паром и горячей водой (условия термоудара) создаются условия для образования сероводорода, который связывается водным раствором солей цинка в нерастворимый сульфид цинка, что при дальнейшем применении стекломатериалов исключает эмиссию сероводорода.

Концентрация солей цинка в используемом для охлаждения водном растворе зависит от содержания серы в шлаке и составляет от 0,2 до 0,5 г/л.

Пример 1. В 500 г шихты из металлургических отходов состава, мас.%: SiO2 46,2; CaO 25,0; Al2O3 9,0; MgO 3,0; Fe2O3 6,0; MnO 4,0; SO3 3,0; Na2O 0,4; K2O 0,3; TiO2 0,1, доводят содержание углерода до 3 мас.% и плавят в восстановительной среде. Затем полученную силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара отливом в воду. При этом происходит вспенивание материала. Полученный материал с насыпной плотностью 200 кг/м3 помещают в сосуд объемом 350 см3 и измеряют эмиссию сероводорода, которая равна 0,01 мг/м3.

Пример 2. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 1, но полученный расплав охлаждали в водном растворе солей цинка с концентрацией 0,1 г/л. Количество выделяемого сероводорода равно 0,006 мг/м3. Насыпная плотность материала 200 кг/м3.

Пример 3. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 1, но полученную силикатную часть расплава охлаждали в водном растворе солей цинка с концентрацией 0,2 г/л. Насыпная плотность полученного материала 200 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода из вспененного материала 0,003 мг/м3.

Пример 4. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 1, но полученную силикатную часть расплава охлаждали в водном растворе солей цинка с концентрацией 0,5 г/л. Насыпная плотность полученного материала 200 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода равно 0,003 мг/м3.

Пример 5. В 500 г шихты из металлургических отходов, мас.%: SiO2 45,0; CaO 20,3; Al2O3 3,0; MgO 3,0; Fe2O3 9,0; MnO 10,0; SO3 0,5; Na2O 0,5; K2O 0,5; TiO2 0,2, доводят содержание углерода до 8 мас.%. Отходы плавят в восстановительной среде, затем силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара отливом в воду. В результате вспенивания получают материал с насыпной плотностью 300 кг/м3. Анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 1. Количество выделенного сероводорода 0,007 мг/м3.

Пример 6. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 5, но полученную силикатную часть расплава охлаждали в водном растворе солей цинка с концентрацией 0,1 г/л. Насыпная плотность полученного материала 300 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,006 мг/м3.

Пример 7. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 5, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 3. Насыпная плотность полученного материала 300 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,004 мг/м3.

Пример 8. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 5, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 4. Насыпная плотность полученного материала 300 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,004 мг/м3.

Пример 9. В 500 г шихты металлургических отходов состава, мас.%: SiO2 50,0; CaO 30,6; Al2O3 2,0; MgO 1,0; MnO 5,0; Fe2O3 5,0; SO3 0,3; Na2O 0,6; K2O 0,4; TiO2 0,1, доводят содержание углерода до 5 мас.% и плавят в восстановительной среде. Силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара отливом в воду и получают вспененный материал с насыпной плотностью 120 кг/м3. Анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 1. Количество выделяемого сероводорода 0,006 мг/м3.

Пример 10. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 9, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 2. Насыпная плотность полученного материала 120 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,0025 мг/м3.

Пример 11. Плавление шлаковых отходов осуществляли аналогично примеру 9, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 3. Насыпная плотность полученного материала 120 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,002 мг/м3.

Пример 12. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 9, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 4. Насыпная плотность полученного материала 120 мг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,002 мг/м3.

Пример 13. В 500 г шихты металлургических отходов состава, мас.%: SiO2 45,0; CaO 34,0; Al2O 1,5; MgO 1,0; Fe2O3 7,0; MnO 5,7; SO3 2,0; Na2O 0,4; K2O 0,3; TiO2 0,1, доводят содержание углерода до 3 мас.%. Плавят и анализируют аналогично примеру 1. Насыпная плотность полученного материала 100 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,0087 мг/м3.

Пример 14. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 13, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 2. Насыпная плотность полученного материала 100 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,0052 мг/м3.

Пример 15. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 14, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 3. Насыпная плотность полученного материала 100 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,0045 мг/м3.

Пример 16. Плавление шлаковых отходов и анализ эмиссии сероводорода осуществляли аналогично примеру 15, но полученную силикатную часть расплава охлаждали аналогично примеру 4. Насыпная плотность полученного материала 100 кг/м3. Количество выделяемого сероводорода 0,0039 мг/м3. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ получения пористых стекломатериалов с насыпной плотностью 100 - 300 кг/м3 из металлургических шлаков путем плавления шихты, включающей SiO2, CaO, Al2O3, MgO, Fe2O3, SO3, Na2O, K2O, TiO2, в восстановительной среде, причем перед плавлением содержание углерода в шихте доводят до 3 - 8 мас.% и последующего охлаждения силикатной части расплава в режиме термоудара, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2 - 45 - 60

CaO - 20,3 - 40,0

Al2O3 - 1,5 - 15,0

MgO - 1,0 - 5,0

Fe2O3 - 5,0 - 9,0

MnO - 4,0 - 18,0

SO3 - 0,1 - 3,0

Na2O - 0,4 - 0,6

K2O - 0.3 - 0,8

TiO2 - 0,1 - 0,2

а охлаждение расплава осуществляют в водном растворе солей цинка с концентрацией 0,2 - 0,5 г/л.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru