Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2474541

(19)

RU

(11)

2474541

(13)

C1

(51) МПК C03C10/06 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011134569/03, 17.08.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

17.08.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 17.08.2011

(45) Опубликовано: 10.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2101240 C1, 10.01.1998. SU 1289851 A1, 15.02.1987. RU 2016873 C1, 30.07.1994. SU 1406131 A1, 30.06.1988. CN 1683265 A, 19.10.2005.

Адрес для переписки:

614990, Пермский край, г.Пермь-ГСП, Комсомольский пр-кт, 29, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, патентно-информационный отдел

(72) Автор(ы):

Игнатова Анна Михайловна (RU),

Черных Михаил Михайлович (RU),

Чикулаева Евгения Владимировна (RU),

Попов Владимир Леонидович (RU),

Игнатов Михаил Николаевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

(54) ЦВЕТНОЕ ШЛАКОКАМЕННОЕ ЛИТЬЕ И ШИХТА ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству художественных изделий и строительных материалов. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы для декоративного каменного литья с использованием дешевых и распространенных трудноутилизируемых отходов производств. Цветное шлакокаменное литье содержит следующие компоненты, мас.%: SiO 2 - 9,7-20,0; CaO - 6,7-22,9; MgO - 3,0-9,3; Al 2 O 3 - 3,3-11,4; FeO - 0,1-1,2; TiO 2 - 0,9-6,3; MnO - 0,1-0,3; V 2 O 5 - 0,02-0,1; Na 2 O+K 2 O 0,3-0,9; CaF 2 - 19,8-59,4; прочие примеси - остальное. Шихта для получения цветного шлакокаменного литья включает техногенные отходы - доменный шлак и фторсодержащий шлам эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: доменный шлак - 10-70; фторсодержащий шлам эмалевого производства - 30-90. 2 н.п. ф-лы, 4 пр., 2 табл.

Изобретения относятся к производству художественных изделий и строительных материалов, преимущественно к производству стеклокристаллических материалов и каменного литья, и могут быть использованы в производстве декоративных, облицовочных материалов и художественных изделий.

Известно декоративное каменное литье, содержащее следующие компоненты, мас.%: SiO 2 40,77-47,24, Al 2 O 3 6,26-9,11, FeO 0,48-1,72, Fe 2 O 3 0,20-4,95, CaO 27,35-29,58, MgO 2,42-5,77, Na 2 O 2,07-3,71, K 2 O 4,24-6,41, B 2 O 3 0,20-4,15, P 2 O 5 0,73-2,06.

Шихта для его получения содержит следующие компоненты, мас.%: маложелезистые полевошпатовые породы 27,2-51,0, бура 0,5-10,0, карбонатиты 16,9-43,6, мелилититы 1,8-49,8 (см. патент РФ 2033398 от 20.04.1995 г., C03C 10/06, C04B 30/00).

Недостатком известного каменного литья является необходимость использования в составе шихты компонентов редких горных пород, в частности маложелезистых полевошпатовых пород и мелилититов.

Наиболее близким к заявляемому шлакокаменному литью по технической сущности является декоративный стеклокристаллический материал, содержащий, мас.%: SiO 2 - 46,11-51,93, TiO 2 - 6,81-8,77, Al 2 O 3 - 5,82-8,36, Fe 2 O 3 - 2,56-5,93, CaO - 18,57-19,96, MgO - 2,49-3,26, Na 2 O - 5,50-5,9, K 2 O - 0,86-1,20, B 2 O 3 - 1,44-2,03, P 2 O 5 - 0,81-1,61 (см. патент РФ 2101240 от 10.01.1998 г., кл. C03C 10/10). Данное литье принято в качестве прототипа.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого литья, - SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , Na 2 O и K 2 O.

Шихта для производства этого декоративного стеклокристаллического материала имеет следующий состав, мас.%: нефелиновый концентрат 8,27-9,69, кварц - 16,79-19,70, сфеновый концентрат 27,09-34,32, апатит 1,48-1,96, карбонатит 11,29-13,24, доломит 3,76-4,41, бура 4,00-4,69, стеклобой 19,61-19,70. В качестве сырья используют техногенные отходы и побочные продукты горнодобывающей промышленности. Данная шихта принята в качестве прототипа.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемой шихты, - техногенные отходы.

Недостатком известного материала является необходимость использования в составе шихты компонентов редких горных пород, в частности нефелинового концентрата, и синтетического компонента бура.

Задачей изобретений является получение цветного шлакокаменного литья с оттенками серо-зеленого, голубого, темно- и черно-синего цветов с использованием распространенных трудноутилизируемых техногенных отходов металлургического и эмалевого производств, расширение сырьевой базы для декоративного каменного литья.

Поставленная задача достигается за счет того, что известное цветное шлакокаменное литье, включающее SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , Na 2 O и K 2 O, дополнительно содержит FeO, MnO, V 2 O 5 , CaF 2 и прочие нестабильные по составу примеси при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

SiO 2

9,7-20,0

CaO

6,7-22,9

MgO

3,0-9,3

Al 2 O 3

3,3-11,4

FeO

0,1-1,2

TiO 2

0,9-6,3

MnO

0,1-0,3

V 2 O 5

0,02-0,1

Na 2 O+K 2 O

0,3-0,9

CaF 2

19,8-59,4

Прочие примеси

остальное

Поставленная задача также достигается за счет того, что известная шихта для получения цветного шлакокаменного литья, включающая техногенные отходы, в качестве техногенных отходов содержит доменный шлак и фторсодержащий шлам эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

доменный шлак

10-70

фторсодержащий шлам

эмалевого производства

30-90

Отличительными признаками заявляемого литья от литья по прототипу являются введение в него FeO, MnO, V 2 O 5 , CaF 2 и прочих нестабильных по составу примесей, а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: SiO 2 - 9,7-20,0; CaO - 6,7-22,9; MgO - 3,0-9,3; Al 2 O 3 - 3,3-11,4; FeO - 0,1-1,2; TiO 2 - 0,9-6,3; MnO - 0,1-0,3; V 2 O 5 - 0,02-0,1; Na 2 O+K 2 O - 0,3-0,9; CaF 2 - 19,8-59,4; прочие примеси - остальное.

Отличительными признаками заявляемой шихты от шихты по прототипу являются использование в качестве техногенных отходов доменного шлака и фторсодержащего шлама эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: доменный шлак - 10-70; фторсодержащий шлам эмалевого производства - 30-90.

За счет использования в качестве сырья техногенных отходов - доменного шлака и фторсодержащего шлама эмалевого производства, содержащих в своей структуре светлоокрашенные минеральные соединения и соединения-хромофоры, получают цветное шлакокаменное литье с оттенками серо-зеленого, голубого, темно- и черно-синего цветов.

Доменный шлак - побочный продукт, образованный при производстве чугуна. При образовании представляет собой расплав, а после удаления его из доменной печи переходит в твердое состояние, в котором он и используется в шихте.

Фторсодержащий шлам эмалевого производства представляет собой мелкодисперсный порошок осушенных отходов отработанных шликеров.

Химический состав компонентов шихты приведен в таблице 1.

Таблица 1

Компонент шихты

Массовая доля, %

SiO 2

Al 2 O 3

CaO

FeO

MgO

MnO

K 2 O+Na 2 O

TiO 2

V 2 O 5

S

CaF 2

п.п.п.

Доменный шлак (ДШ)

25,0

15,5

31,0

2,0

12,5

0,5

-

9,0

0,2

4,3

-

-

Фторсодержащий шлам (ФШ)

10,0

3,5

3,6

-

2,8

-

1,8

-

-

-

69,0

9,3

Окрашивание достигается за счет того, что оксид кальция (CaO), двуокись титана (TiO 2 ), оксид ванадия (V 2 O 5 ) и фторид кальция (CaF 2 ) образуют светлоокрашенные минералы, обладающие синими и зелеными оттенками. Оксид железа (FeO) образует темноокрашенные минералы, но поскольку его содержание в цветном стеклокристаллическом декоративном литье не превышает 1,2%, их влияние на цветность материала является незначительным.

Химический состав, соотношение компонентов шихты и цвет полученного стеклокристаллического декоративного шлакокаменного литья представлены в таблице 2.

Таблица 2

Состав шихты, мас.%

Химический состав, мас.%

ДШ

ФШ

SiO 2

CaO

MgO

Al 2 O 3

FeO

TiO 2

MnO

V 2 O 5

Na 2 O+K 2 O

CaF 2

Прочее

Цвет

70

30

20,0

22,9

9,3

11,4

1,2

6,3

0,3

0,1

0,3

19,8

8,4

Серо-зеленый

50

50

16,5

17,5

7,2

8,7

0,1

4,5

0,2

0,1

0,5

33,0

11,7

Голубой

30

70

13,1

12,0

5,1

6,0

0,6

2,7

0,1

0,06

0,7

46,2

13,44

Темно-синий

10

90

9,7

6,7

3,0

3,3

0,2

0,9

0,1

0,02

0,9

59,4

15,78

Черно-синий

Цветное шлакокаменное литье изготавливают электродуговым переплавом двухкомпонентной шихты, состоящей из доменного шлака и фторсодержащего шлама эмалевого производства, при температуре 1350°C с изотермической выдержкой в течение 4 с. Разливку расплава из тигля осуществляют при температуре 1200°C. Отжиг ведут при температуре 600°C с последующим снижением до 20°C в течение 12 ч.

Гарантированное наличие цветности возможно при заявляемом количественном соотношении используемых компонентов шихты.

Пример 1.

Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 70, фторсодержащий шлам - 30.

По вышеописанному способу было получено цветное с оттенком серо-зеленого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 2 20,0, CaO 22,9, MgO 9,3, Al 2 O 3 11,4, FeO 1,2, TiO 2 6,3, MnO 0,3, V 2 O 5 0,1, Na 2 O+K 2 O 0,3, CaF 2 19,8, прочие примеси 8,4. В качестве прочих нестабильных по составу примесей могут быть соединения фосфора, серы, комплексные соединения кальция, фториды.

Пример 2.

Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 50, фторсодержащий шлам - 50.

По описанному способу было получено цветное с оттенком голубого цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 2 16,5, CaO 17,5, MgO 7,2, Al 2 O 3 8,7, FeO 0,1, TiO 2 4,5, MnO 0,2, V 2 O 5 0,1, Na 2 O+K 2 O 0,5, CaF 2 33,0, прочие примеси 11,6.

Пример 3.

Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 30, фторcодержащий шлам - 70.

По описанному способу было получено цветное с оттенком темно-синего цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 2 13,1, CaO 12,0, MgO 5,1, Al 2 O 3 6,0, FeO 0,6, TiO 2 2,7, MnO 0,1, V 2 0 5 0,06, Na 2 O+K 2 O 0,7, CaF 2 46,2, прочие примеси 13,44.

Пример 4.

Для испытания взята шихта следующего состава, мас.%: доменный шлак - 10, фторсодержащий шлам - 90.

По описанному способу было получено цветное с оттенком черно-синего цвета шлакокаменное литье, имеющее следующий состав, мас.%: SiO 2 9,7, СаО 6,7, MgO 3,0, Al 2 O 3 3,3, FeO 0,2, TiO 2 0,9, MnO 0,1, V 2 O 5 0,02, Na 2 O+K 2 O 0,9, CaF 2 59,4, прочие примеси 15,78.

Использование других составов шихт при содержании доменного шлака менее 10% или более 70% и фторсодержащего шлама менее 30% или более 90% не гарантирует обеспечение цветности с оттенками серо-зеленого, голубого, темно- и черно-синего цветов.

Представленные примеры доказывают, что предлагаемое цветное шлакокаменное литье окрашено в серо-зеленый, голубой, темно- и черно-синий цвета, которые получены благодаря использованию в качестве компонентов шихты доменного шлака и фторсодержащего шлама эмалевого производства.

Преимущество предлагаемых технических решений состоит в том, что они позволяют:

- получить цветное шлакокаменное литье из более дешевого и распространенного сырья;

- расширить сырьевую базу для декоративного каменного литья;

- утилизировать отходы промышленности.

Формула изобретения

1. Цветное шлакокаменное литье, включающее SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , Na 2 O и K 2 O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит FeO, MnO, V 2 O 5 , CaF 2 и прочие нестабильные по составу примеси при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

SiO 2

9,7-20,0

CaO

6,7-22,9

MgO

3,0-9,3

Al 2 O 3

3,3-11,4

FeO

0,1-1,2

TiO 2

0,9-6,3

MnO

0,1-0,3

V 2 O 5

0,02-0,1

Na 2 O+K 2 O

0,3-0,9

CaF 2

19,8-59,4

Прочие примеси

Остальное

2. Шихта для получения цветного шлакокаменного литья, включающая техногенные отходы, отличающаяся тем, что в качестве техногенных отходов она содержит доменный шлак и фторсодержащий шлам эмалевого производства при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

доменный шлак

10-70

фторсодержащий шлам

эмалевого производства

30-90