Способ изготовления черного натрийкальцийалюмосиликатного стекла

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧЕРНОГО НАТРИЙКАЛЬЦИЙАЛЮМОСИЛИКАТНОГО СТЕКЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Бобкова Нинель Мироновна Баранцева Светлана Евгеньевна Трусова Екатерина Евгеньевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ изготовления черного натрийкальцийалюмосиликатного стекла путем приготовления шихты и ее варки, отличающийся тем, что готовят шихту, содержащую гранитоидную породу, мел, содовый плав и кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.гранитоидная порода 55,0-85,0 мел 10,0-20,0 содовый плав 14,5-20,0 кварцевый песок 0-24,5. Способ изготовления черного натрийкальцийалюмосиликатного стекла путем приготовления шихты и ее варки, отличающийся тем, что готовят шихту, содержащую гранитоидную породу, мел, содовый плав и кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.гранитоидная порода 55,0-85,0 мел 10,0-20,0 содовый плав 14,5-20,0 кварцевый песок 0-24,5. Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к составам для получения различных видов стекла, в том числе тарного и сортового, витражного, а также художественно-декоративного, которое может использоваться в качестве поделочного материала. Известна шихта для черного стекла 1, состоящая из метаморфических сланцев, кварцевого песка и мела. Однако варку стекла осуществляют в слабовосстановительных усло 10124 1 2007.12.30 виях для обеспечения соотношения оксидов железа 23, равного 31, что весьма затруднительно. Колебания химического состава основных компонентов сланцев доходят до 5 , что может вызвать невоспроизводимость составов, свойств стекла и его цветовых характеристик. Кроме этого, химические составы приведенных стекол вряд ли могут быть реализованы предложенными шихтовыми композициями, в частности по содержанию в стеклах 23 (7,5-9,0) и А 2 О 3 (12,0-16,0) мас. . Известна шихта для черного стекла 2, состоящая из (мас.ч.) лессовых суглинков(55,25-62,23), кварцевого песка (15,55-25,89) и соды (18,87-22,22). Недостатками указанного изобретения является сложность технологического процесса изготовления изделий путем варки стекла во вращающейся печи, его гранулирования и затем повторной термообработки стеклогранулята при 95010 С при получении плитки. Кроме этого, относительно небольшое содержание 23 в предлагаемых составах стекла (2,8-3,3 мас. ) может не обеспечить стабильной окраски в черный цвет. Несмотря на то что целью введения суглинков, по мнению авторов 2, является замена дорогого щелочесодержащего сырья, вводится значительное количество 23 (18,8722,22) мас.ч., что, естественно, связано с чрезвычайно малым (до 1 ) содержанием 2 в лессовых суглинках. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу изготовления черного натрийкальцийалюмосиликатного стекла является способ изготовления цветного натрийкальцийсиликатного стекла 3, шихта для которого составляется из композиций кварцевого песка, глинозема, борной кислоты, соды с введением в нее диопсидовой породы. К недостаткам вышеуказанного прототипа относится непостоянство состава диопсидовой породы, поэтому если количество примесей в ней превышает 15 мас. , то требуется ее предварительное обогащение и в шихту добавляют диопсидовый концентрат с содержанием диопсида 90-100 мас. , измельченный до зерен размером 0,1-2,0 мм. Стекла требуют 5-6 часовой варки при температуре 1460-1470 С, шихта для получения цветных стекол содержит значительное количество дорогостоящих дефицитных компонентов (углекислый натрий, борная кислота, глинозем). Кроме этого, получение черного слабопросвечивающегося стекла требует введения до 85 тугоплавкой (1390 С) диопсидовой породы для обеспечения достаточного количества красящих оксидов 23. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение черного стекла с повышенной химической устойчивостью, снижение кристаллизационной способности при обеспечении высокоэффективной черной окраски без дополнительного введения окрашивающих компонентов и с более низкой температурой варки стекла. Решение поставленной задачи достигается тем, что способ изготовления черного натрийкальцийалюмосиликатного стекла путем приготовления шихты и ее варки, отличающийся тем, что готовят шихту, содержащую гранитоидную породу, мел, содовый плав и кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.гранитоидная порода 55,0-85,0 мел 10,0-20,0 содовый плав 14,5-20,0 кварцевый песок 0-24,5. Известно, что интенсивно окрашенное черное стекло получают при использовании высоких концентраций красителей, дополнительно вводимых в шихту, мас.МО 2 до 28,0 МО 2 С 2 О 3 15,0 и 2,0 соответственно 5,0-7,0 4, 5. Усредненный химический состав, применяемый нами, гранитоидной породы представлен, (мас. ) 2 - 60,23 СаО - 4,31- 3,21 А 2 О 3 - 15,21 23 - 8,59 2 2,45 2 - 0,92 Р 2 О 5 - 0,35- 0,19, при этом колебания содержания основных компонентов не превышают 1,5-2,0 . 2 10124 1 2007.12.30 В предлагаемом изобретении необходимость дополнительного введения красителей в шихту отсутствует, поскольку интенсивное окрашивание в черный цвет обеспечивается присутствием в гранитоидной породе достаточного количества оксидов железа и усиливающих красящий эффект примесных компонентов (оксид марганца и сульфидная сера). Применение гранитоидных пород для синтеза черного стекла ранее неизвестно и предлагается впервые. Они представляют собой смесь целого ряда разновидностей гранитоидов Микашевичского месторождения Республики Беларусь. При производстве дорожного щебня образуется большое количество усредненных некондиционных отсевов в виде мелких фракций, а также циклонной пыли, улавливаемой при камнедроблении. Поэтому их использование целесообразно не только в качестве основного компонента шихты для стекла, но и с целью утилизации отходов и улучшения экологии Микашевичского региона. Содовый плав, как щелочесодержащий компонент (2 56-58 мас. ), также является отходом химического производства и служит хорошей технологической добавкой. Изобретение поясняется конкретными примерами. Пример 1. Шихту для получения стекла готовят по традиционной технологии с сухой подготовкой сырьевых материалов, их дозированием и смешиванием. Варку стекла производят при температуре 1420-1440 С в течение 30 мин. Выработка изделий возможна методами литья и прессования. Остальные примеры выполняются аналогично с разными составами шихты, приведенными в табл. 1, а свойства стекол, полученных на их основе, приведены в табл. 2. Таблица 1 Содержание компонентов, мас.ДиопсиСодовый Борная Песок довая Сода Глинозем плав кислота порода 24,2 20,0 15,2 22,2 14,5 25,0-40,0 Наименование свойств Температура варки стекла, С Время выдержки, ч Плотность, кг/м 3 Химическая стойкость, гидролитич. класс ТКЛР, 107-1 Верхний предел кристаллизации, С 102-109 От сине-зеленого до Цвет черный черный черный черного слабопросвечивающегося Как видно из приведенных данных, в заявляемом способе шихта содержит природные доступные компоненты, а в качестве технологической добавки используется содовый плав, являющийся отходом химического производства. 3 10124 1 2007.12.30 Получаемое из вышеприведенной шихты черное стекло имеет невысокий верхний предел кристаллизации (890-920 С), проявляющийся в виде слабовыраженной пленочки,что позволит варьировать температуру выработки в широких пределах в зависимости от вида и конфигурации получаемых стеклоизделий. Значительное содержание оксидов железа (до 8,5 ) в составе гранитоидной породы обеспечивает образование стабильной интенсивной черной окраски не только в монолите,но и в слое толщиной менее 1 мм, способствует ускорению процесса варки шихты, снижению вязкости, а добавка щелочного оксида (2) путем введения содового плава в комплексе с 2 О 3 способствует снижению температуры варки, по сравнению с прототипом, на 40-50 С и обеспечивает необходимую выработочную вязкость. Доступность и низкая стоимость сырьевых материалов, стабильность их химического состава позволяет широко использовать черное стекло при производстве сортовой посуды, тарного стекла, художественно-ювелирных интенсивно окрашенных изделий. Изобретение позволяет расширить сырьевую базу за счет использования только минерального сырья Республики Беларусь (гранитоиды, мел, кварцевый песок), а также использовать техногенные отходы в виде содового плава, содержащего до 982 СО 3 взамен дорогостоящей соды. В РБ данное изобретение может быть внедрено на предприятиях стекольной промышленности, в частности на ОАО Стеклозавод Неман, ПРУП Борисовский хрустальный завод и других родственных предприятиях этой отрасли. Источники информации 1. А.с. 1240742 СССР, МПК С 03 С 3/087, 4/02, 1986. 2. А.с. 1379254 СССР, МПК С 03 С 3/087, 4/02, 1988. 3. А.с. 1530588 СССР, МПК С 03 С 6/00, 1989 (прототип). 4. Коцик И., Небрженский И., Фандерлик И. Окрашивание стекла. - М. Стройиздат,1983. - 211 с. 5. Стекло. Справочник. - М. Стройиздат, 1973. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4