ЦВЕТНОЙ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

ЦВЕТНОЙ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ


RU (11) 2276114 (13) C1

(51) МПК
C03C 10/06 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - может прекратить свое действие 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.05.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004136234/03 
(22) Дата подачи заявки: 2004.12.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.12.10 
(45) Опубликовано: 2006.05.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2235073 C2, 27.08.2004.

RU 2026836 C1, 20.01.1995.

SU 1502502 A1, 23.08.1989.

JP 2001031445 A, 06.02.2001.

GB 2328939 A1, 10.03.1999.

US 4818731 A, 04.04.1989. 
(72) Имя изобретателя: Лазарева Елена Александровна (RU); Мамаева Юлия Сергеевна (RU); Кирюшенко Виктория Владимировна (RU); Яшкунов Алексей Григорьевич (RU); Яшкунова Тамара Николаевна (RU); Яшкунов Сергей Алексеевич (RU); Плотицина Людмила Ивановна (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)", ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ГСП-1, ул. Просвещения, 132, ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), ОИС 

(54) ЦВЕТНОЙ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области создания цветных стеклокристаллических материалов на основе природного, технического сырья и шлакового отхода. Технический результат - получение сравнительно дешевого цветного стеклокристаллического материала с высокими механическими и термическими свойствами, предназначенного для применения в промышленности строительных материалов, утилизация отходов промышленности. В цветном стеклокристаллическом материале, включающем шлаковый отход, соду - Na2СО3, буру - Na2 B4O7·10H2O и жидкое стекло, используют высокоглиноземистый шлаковый отход, имеющий следующий состав, мас.%: SiO2 15; Al2О3 71,66; CaO 1,76; MgO 5,51; MnO2 0,05; Na2 O 1,58; Fe2О3 1,93; К2О 2,20; TiO2 0,31, при следующем соотношении компонентов, мас.%: высокоглиноземистый шлаковый отход 5-25; бура 20-60; сода 10-50; жидкое стекло 5-10.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области создания цветных стеклокристаллических материалов на основе отходов металлургической промышленности.
Известен сигран (синтетический гранит). Основной кристаллической фазой сиграна является волластонит, обеспечивающий материалу высокие физико-химические, механические и декоративные свойства. Так, прочность на сжатие составляет 500-550 МПа, ТКЛР - (80-85)·10 -7 К-1, термостойкость 502-586°С. [Саркисов П.Д.// Сигран - новый декоративный строительный материал: Сб. науч. тр./ ВНИИ - ЭСМ. М., 1983, Сер.11. Вып.1. С.15].
Известен также декоративный стеклокристаллический материал, включающий, мас.%: смесь фосфорного шлака, фосфогипса, песка и соды 25-75, стеклобой 8-20, раствор жидкого стекла 5-7 [а.с. СССР №1502502 А1, опубл.23.08.1989].
Однако из-за показателей физико-механических характеристик и декоративных свойств этот материал имеет узкую область применения.
В качестве прототипа может служить декоративный стеклокристаллический материал, включающий, мас.%: шлаковый отход 30-75; буру 13-26; соду 7-24; жидкое стекло 5-20 [патент №2235073, опубл.27.08.2004 г.].
Недостатками прототипа являются невысокая прочность на удар и ограниченность цветовой палитры.
Задачей данного изобретения является синтез недорогого цветного стеклокристаллического материала на основе природного, технического сырья и высокоглиноземистого шлакового отхода, имеющего широкую цветовую гамму и необходимые показатели физико-механических и термических свойств.
Данная задача решена посредством разработки цветного стеклокристаллического материала, имеющего различные цвета (зеленый, бордовый, кирпичный, черный, темно-коричневый и др.) в зависимости от физико-химический условий и технологических параметров синтеза, предназначенного для применения в промышленности строительных материалов, содержащего высокоглиноземистый шлаковый отход металлургической промышленности, соду, буру и жидкое стекло.
В цветном стеклокристаллическом материале, включающем шлаковый отход, соду - Na2CO3, буру - Na2 B4О7·10H2О и жидкое стекло, используют высокоглиноземистый шлаковый отход Белокалитвенского металлургического комбината, имеющий следующий состав, мас.%: SiO2 15,00; Al2О3 71,66; CaO 1,76; MgO 5,51; MnO2 0,05; Na2О 1,58; Fe 2О3 1,93; К2О 2,20; TiO2 0,31, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
высокоглиноземистый шлаковый отход 5-25 
бура 20-60 
сода 10-50 
жидкое стекло 5-10 

Цветной стеклокристаллический материал имеет широкую цветовую палитру, необходимые показатели физико-химических и термических свойств.
Для достижения указанной цели в состав сырьевой смеси вводится шлаковый отход, являющийся отходом металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: SiO2 15,00; Al2О3 71,66; CaO 1,76; MgO 5,51; MnO2 0,05; Na2O 1,58; Fe 2О3 1,93; К2О 2,20; TiO2 0,31. Стеклообразование происходит в результате физико-химических процессов взаимодействия компонентов шихты в интервале температур 1100-1150°С. В аморфную структуру стекломатрицы входят SiO 2, Al2О3, CaO, MgO, Na2 O, К2O, MnO2, Fe2О3 , TiO2. Оксиды MnO2, Fe2O 3, TiO2 выполняют роль инициаторов цветообразования в процессе синтеза стеклокристаллических материалов указанных составов. Технический результат - получение сравнительно недорогого цветного стеклокристаллического материала с высокими механическими и термическими свойствами, предназначенного для применения в строительстве и архитектуре. Таким образом, использование высокоглиноземистого шлакового отхода помогает утилизировать отходы промышленности. Кроме того, расширяется сырьевая база для промышленности строительных материалов; использование высокоглиноземистого шлакового отхода значительно удешевляет процесс получения цветных стеклокристаллических материалов.
Смесь буры, соды и раствора жидкого стекла вводится для снижения температурного синтеза материала.
Пример 1.
Цветной стеклокристаллический материал может быть получен тщательным приготовлением смеси сырьевых компонентов - шихты, ее варки в алундовых тиглях в электрической печи с силитовыми нагревателями при температуре 1000-1100°С в течение 1 часа. Отформованные способом отливки изделия проходят термическую, механическую и химическую обработку с целью улучшения характеристик функциональных и эстетико-потребительских свойств.
Для испытания взята шихта, мас.%:
высокоглиноземистый шлаковый отход 5 
бура 40 
сода 50 
жидкое стекло 5 

Полученный материал имеет насыщенный кирпичный цвет. Термостойкость материала составляет 800°С. Температурный коэффициент линейного расширения 194·10-7 К -1. Прочность на удар 70 МПа, прочность на сжатие 250 МПа.
Пример 2.
Шихта, мас.%:
высокоглиноземистый шлаковый отход 25 
бура 20 
сода 48 
жидкое стекло 7 

Полученный материал имеет зеленый цвет с темно-коричневыми разводами. Термостойкость материала составляет 850°С. Температурный коэффициент линейного расширения 176·10-7 К -1. Прочность на удар 80 МПа, прочность на сжатие 280 МПа.
Пример 3.
Шихта, мас.%:
высокоглиноземистый шлаковый отход 20 
бура 60 
сода 10 
жидкое стекло 10 

Полученный материал имеет бордовый цвет и высокую степень глушения. Термостойкость материала 830°С. Температурный коэффициент линейного расширения 180·10-7 К -1. Прочность на удар 85 МПа, прочность на сжатие 300 МПа.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цветной стеклокристаллический материал, включающий шлаковый отход, соду Na2CO3, буру Na2 B4О7·10H2О и жидкое стекло, отличающийся тем, что в качестве шлакового отхода используют высокоглиноземистый шлаковый отход металлургической промышленности, имеющий следующий состав, мас.%: SiO2 15; Al2 О3 71,66; CaO 1,76; MgO 5,51; MnO2 0,05; Na2O 1,58; Fe2O3 1,93; К 2О 2,20; TiO2 0,31, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокоглиноземистый шлаковый отход 5-25 
Бура 20-60 
Сода 10-50 
Жидкое стекло 5-10