Результат интеллектуальной деятельности: Каменное литье

Изобретение относится к составам каменного литья из промышленных отходов, которые могут использоваться при производстве декоративных, облицовочных и строительных материалов с высокой износостойкостью.

Известно «Декоративное каменное литье» (патент РФ №2033398, С03С 10/06, опубл. 20.04.1995 г.), содержащее следующие компоненты, мас. %: SiO₂ 40,77-47,24, Al₂O₃ 6,26-9,11, FeO 0,48-1,72, Fe₂O₃ 0,20-4,95, CaO 27,35-29,58, MgO 2,42-5,77, Na₂O 2,07-3,71, K₂O 4,24-6,41, B₂O₃ 0,20-4,15, P₂O₅ 0,73-2,06. Шихта для получения декоративного каменного литья содержит следующие компоненты, мас. %: маложелезистые полевошпатовые породы 27,2-51,0, буру 0,5-10,0, карбонатиты 16,9-43,6, мелилититы.

Недостатком известного решения является использование дополнительных добавок для протекания технологического процесса, что повышает трудоемкость и себестоимость конечного продукта.

Также известно «Каменное литье» (патент РФ №2527408, С04В 30/00, опубл. 27.04.2014 г. ), содержащее следующие компоненты мас. %: SiO₂ 57,22-55,8; Al₂O₃ 9,13-6,0; СаО 21,6-17,4; MgO 14,22-12,0; Na₂O 3,17-1,2; Cr₂O₃ 1,81-0,4; Fe₂O₃ 1,54-0,5; FeO 0,4-0,1; TiO₂ 0,25-0,1; MnO 0,35-0,1.

Недостатком известного решения являются низкие технологичные качества состава и высокий процент брака.

Наиболее близким техническим решением является «Каменное литье» (патент РФ №2351565, С04В 32/00, опубл. 10.04.2009 г.), включающее следующие компоненты, мас. %: SiO₂ 50,0-53,0; TiO₂ 1,0-2,0; Al₂O₃ 12,0-14,0; Fe₂O₃ 1,0-2,0; MnO₂ 0,5-1,5; MgO 13,5-14,5; СаО 5,0-6,0; K₂O 0,5-1,0; Na₂O 0,5-1,0; Cr₂O₃ 0,5-1,0; B₂O₃ 3,0-4,0; P₂O₅ 5,0-7,5.

Недостатками прототипа являются многостадийность процесса

кристаллизации, утилизация незначительной доли промышленных отходов.

Целью изобретения является получение каменного литья с высокими декоративными качествами без дорогостоящих компонентов сырьевой смеси, расширение минерально-сырьевой базы для декоративного каменного литья и утилизация промышленных отходов.

Техническая сущность заключается в том, что каменное литье, содержащее SiO₂, Al₂O₃, СаО, MgO, Na₂O₃ K₂O, Fe₂O₃, TiO₂, в отличие от прототипа, дополнительно содержит MnO, PbO и ZnO при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Предлагаемое техническое решение позволяет полностью решить проблему утилизации отходов свинцово-цинкового производства, является безотходным и позволяет получить кондиционный товарный продукт темного, вплоть до черного цвета.

Экспериментально было установлено, что при завышении в составе шихты компонентов SiO₂, Na₂O+K₂O состав теряет текучесть и повышается его температура плавления, что при отсутствии недорогих огнеупорных материалов, выдерживающих более 2000°С и при этом не загрязняющих расплав, делает выплавку невозможной.

При занижении этих же компонентов, конечный продукт теряет свои декоративные свойства и перестает быть конкурентоспособным на рынке из-за утери товарного вида.

Заявляемый состав каменного литья показал оптимальные технологичные свойства, а изделия из него обладают достаточными физико-механическими свойствами и декоративными качествами природного гранита.

Предлагаемое каменное литье, в отличие аналогов получается не спеканием уже заготовленных форм в печах, а полноценным расплавлением шихты до жидкой фазы, разливом в формы и последующей кристаллизацией. В результате достигается полная идентичность природному материалу, включая все физико-химические свойства гранита.

Возможность переработки отходов свинцово-цинкового и других производств со схожим составом хвостов в условиях металлургических предприятий с использованием типового оборудования свидетельствует о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".