RU2797581C1 - Method for producing structured silica on the basis of man-made industry waste - Google Patents
Method for producing structured silica on the basis of man-made industry waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797581C1 RU2797581C1 RU2022117163A RU2022117163A RU2797581C1 RU 2797581 C1 RU2797581 C1 RU 2797581C1 RU 2022117163 A RU2022117163 A RU 2022117163A RU 2022117163 A RU2022117163 A RU 2022117163A RU 2797581 C1 RU2797581 C1 RU 2797581C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- mixture
- sodium silicate
- waste
- soluble sodium
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к производству стеклокремнезита на основе техногенных отходов промышленности, используемого в строительстве. The invention relates to the production of glass silicate based on man-made industrial waste used in construction.
Известен ряд способов получения стеклокремнезита на основе техногенных отходов промышленности [Будов В.М., Саркисов П.Д. Производство строительного и технического стекла. М.: Высш. школа, 1991. 319с.].There are a number of methods for producing glass silicate based on man-made industrial waste [Budov V.M., Sarkisov P.D. Manufacture of building and technical glass. M.: Higher. school, 1991. 319p.].
Недостатками данного способа является высокая энергоемкость технологического процесса и относительно низкое качество конечного продукта.The disadvantages of this method is the high energy intensity of the process and the relatively low quality of the final product.
Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения стеклокремнезита на основе отходов горнодобывающей промышленности», Патент РФ 2580855, включающий рассев отходов горнодобывающей промышленности до 0,5-2,5 мм и тарных стекол до 2,0-5,0 мм, смешение и укладку в формы нижнего слоя из смеси отходов горнодобывающей промышленности с жидким стеклом при массовом соотношении 3:1 соответственно, помол, укладку в формы верхнего слоя из смеси гранул тарного стекла с жидким стеклом при массовом соотношении 10:1 соответственно, спекание, отжиг, обрезку и контроль качества.The closest to the proposed method in terms of technical essence and the achieved result is a method for producing glass silicate based on mining waste, RF Patent 2580855, including sifting mining waste up to 0.5-2.5 mm and container glass up to 2.0-5, 0 mm, mixing and molding the lower layer from a mixture of mining waste with liquid glass at a mass ratio of 3:1, respectively, grinding, laying into molds of the upper layer from a mixture of granular glass with liquid glass at a mass ratio of 10:1, respectively, sintering , annealing, trimming and quality control.
Недостатком данного способа является высокая энергоемкость и относительно низкое качество конечного продукта.The disadvantage of this method is the high energy consumption and the relatively low quality of the final product.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается и снижении энергозатрат за счет спекания усредненной смеси исходных компонентов при более низкой температуре и в повышении качества конечного продукта.The technical result of the invention is to reduce energy consumption due to the sintering of the average mixture of initial components at a lower temperature and to improve the quality of the final product.
Технический результат достигается тем, что способ получения стеклокремнезита включает рассев, смешение, укладку в формы нижнего слоя, укладку в формы верхнего слоя, спекание, отжиг, обрезку и контроль качества, причем в качестве стеклосодержащего материала нижнего слоя используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и силикат натрия растворимого при массовом соотношении 3:2:1:1 соответственно, а в качестве стеклосодержащего материала верхнего слоя – смесь гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого при соотношении (9-11):1.The technical result is achieved by the fact that the method for producing glass silica includes screening, mixing, laying in the molds of the lower layer, laying in the molds of the upper layer, sintering, annealing, cutting and quality control, and as the glass-containing material of the lower layer, a mixture of KMA ferruginous quartzite enrichment waste is used, vanadium production waste, colemanite and soluble sodium silicate at a mass ratio of 3:2:1:1, respectively, and as a glass-containing material of the upper layer - a mixture of colored container glass granules and soluble sodium silicate at a ratio of (9-11):1.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что:The proposed method differs from the prototype in that:
- в качестве стеклосодержащего материала нижнего слоя используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и силиката натрия растворимого при массовом соотношении 3:2:1:1 соответственно;- as a glass-containing material of the lower layer, a mixture of KMA ferruginous quartzite enrichment waste, vanadium production waste, colemanite and soluble sodium silicate is used at a mass ratio of 3:2:1:1, respectively;
- в качестве стеклосодержащего материала верхнего слоя – смесь гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого при соотношении (9-11):1.- as a glass-containing material of the upper layer - a mixture of granules of colored container glass and soluble sodium silicate at a ratio of (9-11): 1.
Отходы обогащения железистых кварцитов КМА и ванадиевого производства представляют сыпучий материал, не требующий дробления. В предлагаемом способе при оптимальном соотношении отходов обогащения железистых кварцитов КМА отходов ванадиевого производства, колеманита и силиката натрия растворимого по сравнению с прототипом существенно снижается температура спекания за счет образования при 500ºС кальций-боратного стекла и легкоплавких эвтектик, что позволяет спекать стеклокремнезит при 700ºС. В процессе спекания оксиды марганца, содержащиеся в ванадиевых отходах обогащения железистых кварцитов КМА, образуют при спекании якобсит состава MnFe2O4. Якобсит обладает высокими прочностными характеристиками и существенно упрочняет структуру стеклокремнезита, что повышает качество конечного продукта, в частности прочность при сжатии.Wastes from enrichment of KMA ferruginous quartzites and vanadium production are bulk material that does not require crushing. In the proposed method, with the optimal ratio of waste from the enrichment of ferruginous quartzites KMA, vanadium production waste, colemanite and soluble sodium silicate, compared to the prototype, the sintering temperature is significantly reduced due to the formation of calcium-borate glass and low-melting eutectics at 500ºС, which allows sintering glass silicate at 700ºС. In the process of sintering, manganese oxides contained in vanadium wastes from enrichment of KMA ferruginous quartzites form jacobsite with composition MnFe 2 O 4 during sintering. Jacobsite has high strength characteristics and significantly strengthens the structure of glass silicate, which improves the quality of the final product, in particular compressive strength.
Проведенный сопоставительный анализ технологических операций и свойств предлагаемого и известного способов представлен в таблице 1.The comparative analysis of technological operations and properties of the proposed and known methods is presented in table 1.
Таблица 2table 2
Оптимальное соотношение компонентов нижнего и верхнего слоевThe optimal ratio of the components of the lower and upper layers
* – оптимальный состав* - optimal composition
Оптимальное соотношение отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства и силиката натрия растворимого определяли с учетом температуры спекания и прочности стеклокремнезита на сжатие (таблица 2).The optimal ratio of KMA ferruginous quartzite enrichment wastes, vanadium production wastes and soluble sodium silicate was determined taking into account the sintering temperature and the compressive strength of glass silicate (table 2).
Сопоставительный анализ технологических операций и показателей качества, предлагаемого и известного способов, показал, что в предлагаемом способе при оптимальном соотношении отходов обогащения железистых отходов КМА, отходов ванадиевого производства, колеманита и жидкого стекла при массовом соотношении 3:2:1:1 снижается температура спекания до 700ºС, а прочность стеклокремнезита и морозостойкость возрастают соответственно до 91-96 МПа и 100 циклов замораживания - оттаивания. При этом оптимальное соотношение гранул цветного тарного стекла и силиката натрия растворимого (9-11):1 снижает температуру спекания верхнего слоя по сравнению с известным способом за счет замены жидкого стекла на силикат натрия растворимый на 90-95ºС.A comparative analysis of technological operations and quality indicators of the proposed and known methods showed that in the proposed method, with the optimal ratio of enrichment wastes of ferruginous wastes of KMA, wastes of vanadium production, colemanite and liquid glass at a mass ratio of 3:2:1:1, the sintering temperature is reduced to 700ºС, and the strength of glass silicate and frost resistance increase, respectively, to 91-96 MPa and 100 freeze-thaw cycles. At the same time, the optimal ratio of colored container glass granules and soluble sodium silicate (9-11): 1 reduces the sintering temperature of the upper layer compared to the known method by replacing liquid glass with soluble sodium silicate by 90-95ºС.
Проведенный анализ известных способов получения стеклокремнезита позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».The analysis of the known methods for producing glass silica allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty".
Пример. Example.
В качестве техногенных отходов промышленности были взяты:As technogenic industrial wastes were taken:
1) отходы ванадиевого производства следующего химического состава (масс. %): SiO2 – 3,22;CaO – 36,93;MgO – 5,03; Al2O3 – 0,41; Mn2O3 – 17,39; V2O5 – 2,81; SO3 – 33,02;П.П.П. –1,19.1) vanadium production waste of the following chemical composition (wt.%): SiO 2 - 3.22; CaO - 36.93; MgO - 5.03; Al 2 O 3 - 0.41; Mn 2 O 3 - 17.39; V 2 O 5 - 2.81; SO 3 - 33.02; P.P.P. -1.19.
2) отходы обогащения железистых кварцитов КМА (масс. %): SiO2 – 66,19; Al2O3 – 9,51;Fe2O3 – 9,06; FeO – 6,44; CaO – 3,70;MgO – 4,08;K2O – 0,69; Na2O – 0,51; SO3 – 0,16; P2O3–0,11;П.П.П. –5,19.2) wastes of enrichment of ferruginous quartzites KMA (wt.%): SiO 2 - 66.19; Al 2 O 3 - 9.51; Fe 2 O 3 - 9.06; FeO - 6.44; CaO - 3.70; MgO - 4.08; K 2 O - 0.69; Na 2 O - 0.51; SO 3 - 0.16; P 2 O 3 -0.11; P.P.P. -5.19.
3) Колеманит (colemanite standard; borocalcite colemanite, производства «Эти Маден Ишлетмелери Г.М.», Анкара, Джихан сок., 2, Сыххиею, Турция) следующего химического состава, мас. %: B2O3 – 40,0±1; CaO – 27,0±1; SiO2 – 4,0–6,0; Fe2O3(max) – 0,08; Al2O3(max) – 0,4; MgO(max) – 3,0; Na2O(max) – 0,35. Сертификат безопасности на продукцию № 77.99.26.8.У.4851.6.10 (ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»).3) Colemanite (colemanite standard; borocalcite colemanite, produced by Eti Maden Ishletmeleri G.M., Ankara, Jihan sok., 2, Sykhkhieyu, Turkey) of the following chemical composition, wt. %: B 2 O 3 - 40.0 ± 1; CaO - 27.0±1; SiO 2 - 4.0–6.0; Fe 2 O 3 (max) - 0.08; Al 2 O 3 (max) - 0.4; MgO(max) - 3.0; Na 2 O (max) - 0.35. Safety certificate for products No. 77.99.26.8.U.4851.6.10 (GOST 12.1.007-76 "SSBT. Harmful substances. Classification and general safety requirements").
Отходы обогащения железистых кварцитов КМА, отходы ванадиевого производства рассевали на виброситах и смешивали с колеманитом и силикатом натрия растворимым (по ГОСТ Р 50418-92. Силикат натрия растворимый. Технические условия) при соотношении 3:2:1:1 соответственно. Смесь укладывали в формы.Wastes from enrichment of KMA ferruginous quartzites, wastes from vanadium production were screened on vibrating screens and mixed with colemanite and soluble sodium silicate (according to GOST R 50418-92. Soluble sodium silicate. Specifications) at a ratio of 3:2:1:1, respectively. The mixture was poured into molds.
В качестве стеклосодержащего компонента использовали бой зеленого тарного стекла (масс. %): SiO2 – 69,7; Al2O3 – 3,4; CaO – 6,01; MgO – 3,93; Na2O – 14,59; SO3 – 0,37; Fe2O3 – 0,46.The cullet of green container glass (mass %) was used as a glass-containing component: SiO 2 - 69.7; Al 2 O 3 - 3.4; CaO - 6.01; MgO - 3.93; Na 2 O - 14.59; SO 3 - 0.37; Fe 2 O 3 - 0.46.
После рассева на ситах гранулированное стекло смешивали в лопастном смесителе с силикатом натрия растворимым при соотношении 10:1 соответственно. Смесь укладывали в формы на предварительно уложенный нижний слой. Верхний слой составлял 10% объема нижнего слоя.After screening on sieves, granulated glass was mixed in a paddle mixer with soluble sodium silicate at a ratio of 10:1, respectively. The mixture was placed in molds on the pre-laid bottom layer. The top layer was 10% of the volume of the bottom layer.
Спекание производили в муфельной печи при 700ºС. Затем производили отжиг, обрезку кромок и контроль качества готовых изделий.Sintering was carried out in a muffle furnace at 700°C. Then annealing, edge trimming and quality control of finished products were carried out.
Пример контроля качества продукции.An example of product quality control.
Для определения прочности на сжатие из блоков стеклокремнезита вырезали кубики алмазным кругом размером 30х30х30 мм. Перед установкой на лабораторный пресс, нижнюю и верхнюю грани кубиков обкладывали паронитовыми прокладками. Разрушение образцов происходило после нагружения пресса. Прочность на сжатие определяли как среднее арифметическое пяти измерений: To determine the compressive strength of glass silicate blocks, cubes were cut with a diamond wheel 30x30x30 mm in size. Before installation on a laboratory press, the lower and upper faces of the cubes were lined with paronite gaskets. The destruction of the samples occurred after loading the press. The compressive strength was determined as the arithmetic mean of five measurements:
Морозостойкость определяли по ГОСТ 7025-91 в морозильной камере с принудительной вентиляцией с автоматическим регулированием температуры от –15ºС до –20ºС при объемном замораживании – 4 часа. Контроль морозостойкости осуществляли по степени повреждений и потере массы.Frost resistance was determined according to GOST 7025-91 in a freezer with forced ventilation with automatic temperature control from -15ºС to -20ºС with bulk freezing - 4 hours. The control of frost resistance was carried out according to the degree of damage and weight loss.
Морозостойкость стеклокремнезита определяли как среднее арифметическое пяти измерений:The frost resistance of glass silica was determined as the arithmetic mean of five measurements:
Изобретение относится к производству стеклокремнезита. Технический результат изобретения заключается в устранении ряда технологических операций, при этом спекание осуществляют при более низкой температуре. The invention relates to the production of glass silica. The technical result of the invention is to eliminate a number of technological operations, while sintering is carried out at a lower temperature.
Способ получения стеклокремнезита включает рассев, смешение, укладку в формы нижнего слоя, в качестве которого используют смесь отходов обогащения железистых кварцитов КМА, отходов ванадиевого производства колеманита и силикат натрия растворимого при соотношении 3:2:1:1 соответственно. Проводят помол, укладку в формы верхнего слоя, в качестве которого используют смесь гранул цветного тарного стекла с силикатом натрия растворимым при массовом соотношении (9-11):1. Затем осуществляется спекание, отжиг, обрезку контроль качества.The method for producing glass silica includes screening, mixing, laying in the form of the lower layer, which is used as a mixture of KMA ferruginous quartzite enrichment waste, colemanite vanadium production waste and soluble sodium silicate at a ratio of 3:2:1:1, respectively. Grinding is carried out, laying in the molds of the upper layer, which is used as a mixture of colored container glass granules with soluble sodium silicate at a mass ratio of (9-11):1. Then sintering, annealing, trimming quality control is carried out.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2797581C1 true RU2797581C1 (en) | 2023-06-07 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2097344C1 (en) * | 1994-07-15 | 1997-11-27 | Пензенский государственный архитектурно-строительный институт | Steklokremnezit: new structural glass- and silicon-based material |
| US5830251A (en) * | 1996-04-10 | 1998-11-03 | Vortec Corporation | Manufacture of ceramic tiles from industrial waste |
| EP1044171A1 (en) * | 1996-07-18 | 2000-10-18 | G R Technology, Inc. | A method of recycling mixed colored cullet into amber, green, of flint glass |
| RU2580855C1 (en) * | 2015-03-04 | 2016-04-10 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Method of producing glass-silica based on mining wastes |
| RU2630333C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-09-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method for producing glasskremnezit |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2097344C1 (en) * | 1994-07-15 | 1997-11-27 | Пензенский государственный архитектурно-строительный институт | Steklokremnezit: new structural glass- and silicon-based material |
| US5830251A (en) * | 1996-04-10 | 1998-11-03 | Vortec Corporation | Manufacture of ceramic tiles from industrial waste |
| EP1044171A1 (en) * | 1996-07-18 | 2000-10-18 | G R Technology, Inc. | A method of recycling mixed colored cullet into amber, green, of flint glass |
| RU2580855C1 (en) * | 2015-03-04 | 2016-04-10 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Method of producing glass-silica based on mining wastes |
| RU2630333C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-09-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method for producing glasskremnezit |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бессмертный В.С. и др., М. А. Стеклокремнезит на основе отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии и стеклянных бытовых отходов // Стекло и керамика, 2020, т. 93, N 8, с. 17-21. УДК 666.29.056:621.9.04. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4767726A (en) | Glass microbubbles | |
| US20160264446A1 (en) | Foam glassy materials and processes for production | |
| EP3771701B1 (en) | Artificial agglomerate stone article comprising synthetic silicate granules | |
| EP4003930B1 (en) | Artificial agglomerate stone article comprising synthetic silicate granules | |
| US20140302977A1 (en) | Granules and process for their production | |
| JP2001510436A (en) | Use of scrap glass for concrete | |
| RU2797581C1 (en) | Method for producing structured silica on the basis of man-made industry waste | |
| RU2374201C1 (en) | Raw mixture for making heat-resistant concrete | |
| RU2332384C1 (en) | Ceramic mass | |
| Ogunro et al. | Recycling of waste glass as aggregate for clay used in ceramic tile production | |
| Hisham et al. | Effect of ark clam shell on crystal growth and mechanical evaluation of foam glass-ceramic derived from cullet glass waste | |
| RU2794012C1 (en) | Method for obtaining glass silica on the basis of crystal schists | |
| RU2787669C1 (en) | Method for obtaining structured silica on the basis of man-made industry waste | |
| RU2789529C1 (en) | Method for obtaining structured silica on the basis of man-made industry waste | |
| RU2789530C1 (en) | Glass silica based on man-made industry waste | |
| CN116157368A (en) | Glass ceramic material, method for forming a glass ceramic material and use of a glass ceramic material | |
| Duvuna et al. | A study on silica sand quality in Yazaram and Mugulbu deposits for glass making | |
| RU2425817C1 (en) | Method to make porous wall ceramics | |
| RU2797205C1 (en) | Method for obtaining glass ceramics | |
| RU2788196C1 (en) | Charge composition for the production of glass silica | |
| RU2788232C1 (en) | Method for obtaining glass silica | |
| RU2354625C1 (en) | Light-tone ceramic paste for facing brick | |
| RU2751616C1 (en) | Method for preparing suspension for casting ceramic articles | |
| RU2580855C1 (en) | Method of producing glass-silica based on mining wastes | |
| RU2669960C1 (en) | Method of producing glass-silica |