RU2203252C1 - Metallurgical slag-based fabrication of ceramic foams - Google Patents
Metallurgical slag-based fabrication of ceramic foams Download PDFInfo
- Publication number
- RU2203252C1 RU2203252C1 RU2001124139A RU2001124139A RU2203252C1 RU 2203252 C1 RU2203252 C1 RU 2203252C1 RU 2001124139 A RU2001124139 A RU 2001124139A RU 2001124139 A RU2001124139 A RU 2001124139A RU 2203252 C1 RU2203252 C1 RU 2203252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wollastonite
- temperature
- metallurgical slag
- firing
- foam
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims abstract description 18
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 14
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010218 electron microscopic analysis Methods 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/026—Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0036—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0063—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing waste materials, e.g. slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C11/00—Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
- C03C11/007—Foam glass, e.g. obtained by incorporating a blowing agent and heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/10—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки промышленных отходов, в частности шлаков металлургического производства в пенокерамику со структурой β-волластонита для строительной индустрии и при производстве фильтрующих материалов. The invention relates to the field of processing industrial waste, in particular slag from metallurgical production into foam ceramics with a β-wollastonite structure for the construction industry and in the production of filter materials.
Существуют способы получения волластонита путем твердофазного спекания смеси кремнеземсодержащего материала и карбоната кальция [1] (Kurczyk Н. G., Nuhrer G. Interceram, 1971, t.20, 2), а также из чистого Люберецкого кварцевого песка и Белгородского мела [2] (Гальперин М.К., Лыкина И.С. "Исследование оптимальных условий синтеза волластонита". Стекло и керамика, 3, 1976 г., с.21-24). Данным способом получают не вспененный материал, содержащий α- и β-фазы волластонита. There are methods for producing wollastonite by solid-phase sintering of a mixture of silica-containing material and calcium carbonate [1] (Kurczyk N. G., Nuhrer G. Interceram, 1971, t.20, 2), as well as from pure Lyubertsy quartz sand and Belgorod chalk [2] (Halperin MK, Lykina IS "Study of optimal conditions for the synthesis of wollastonite". Glass and ceramics, 3, 1976, p.21-24). This method produces a non-foamed material containing the α- and β-phases of wollastonite.
Известен (GB 1381538 А, С 03 В 32/00 от 22.01.1975 г.) способ получения пористой кристаллической стеклянной ленты путем плавления стекла, содержащего от 55 до 70 вес.% оксида кремния и лежащего в поле кристаллизации волластонита, при температуре от 1500 до 1530oС [2]. Расплав вспенивается газом, образующимся при сжигании топлива непосредственно в расплаве. Вспененный расплав раскатывается в пористую стеклянную ленту, которая кристаллизуется в две стадии: первая - при температуре от 650 до 700oС в течение 0,3-0,5 часа и вторая - при температуре от 1100 до 1150oС в течение 1,0-1,5 часов. Температура поднимается между двумя стадиями со скоростью от 1 до 3oС в минуту.Known (GB 1381538 A, C 03 B 32/00 from 01/22/1975) a method for producing a porous crystalline glass tape by melting glass containing from 55 to 70 wt.% Silicon oxide and lying in the crystallization field of wollastonite, at a temperature of from 1500 up to 1530 o C [2]. The melt foams with gas generated during the combustion of fuel directly in the melt. The foamed melt is rolled into a porous glass tape, which crystallizes in two stages: the first at a temperature of 650 to 700 o C for 0.3-0.5 hours and the second at a temperature of 1100 to 1150 o C for 1.0 -1.5 hours. The temperature rises between the two stages at a speed of 1 to 3 o C per minute.
К недостаткам способа следует отнести многоступенчатость и длительность процесса кристаллизации стекла, а также достаточно высокую плотность получаемого закристаллизованного материала - 1100-1400 кг/м3. Кроме того, указанный состав и условия кристаллизации стекла приводят к появлению как α-, так и β-фаз волластонита, что ограничивает область использования полученного материала.The disadvantages of the method include the multi-stage and duration of the process of crystallization of glass, as well as a sufficiently high density of the obtained crystallized material - 1100-1400 kg / m 3 . In addition, the specified composition and crystallization conditions of the glass lead to the appearance of both α- and β-phases of wollastonite, which limits the scope of use of the obtained material.
В основу заявляемого изобретения положена задача разработки способа получения пенокерамики со структурой β-волластонита из металлургических шлаков, стабилизированных по составу методом высокотемпературной плавки, чтобы расширить возможности их применения в качестве строительных и фильтрующих материалов. The basis of the claimed invention is the development of a method for producing foam ceramics with a β-wollastonite structure from metallurgical slag stabilized in composition by high-temperature smelting in order to expand the possibilities of their use as building and filtering materials.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что металлургические шлаки переводят в рентгеноаморфное, стабилизированное по составу состояние по способу [3] (Патент РФ 2132306) путем предварительного доведения содержания оксида кремния и кальция в исходной шихте до массового отношения SiO2/СаO, равного интервалу 1-2, а содержания углерода - до 3 мас.%, плавления в восстановительной среде при температуре 1580-1610oС с последующим охлаждением расплава в режиме термоудара отливом в воду и получают рентгеноаморфный, стабилизированный по химсоставу материал - пеносиликат следующего состава, мас.%: SiO2 51,52; Al2О3 6,74; Fc2О3 0,97; СаO 30,96; MgO 8,71; SO3 0,29; Na2O 0,41; K2O 0,4. Пеносиликат измельчают до крупности 80-100 мкм и готовят шихту добавлением 5%-ного раствора серной кислоты, формуют изделие и нагревают до 875-1130oС со скоростью 20oС в минуту с последующим охлаждением в печи. В процессе взаимодействия пеносиликата со слабым раствором серной кислоты образуются гидросиликаты и алюмосульфаты, которые разлагаются при нагревании до температуры 920oС с образованием газообразной фазы, приводящей к вспениванию материала шихты, поскольку температурный интервал пиропластического состояния шихты (875-920oС) совпадает с температурным интервалом образования газообразной фазы. Формирование пор начинается уже при температуре 875oС, а интенсивное порообразование происходит при 900-920oС.The essence of the proposed method lies in the fact that metallurgical slag is converted into an x-ray amorphous, compositionally stable state according to the method [3] (RF Patent 2132306) by first adjusting the content of silicon oxide and calcium in the initial charge to the mass ratio SiO 2 / CaO equal to the interval 1 2, and the carbon content -. 3 wt%, melting in a reducing atmosphere at a temperature of 1580-1610 o C, followed by cooling the melt in a thermal shock in the water outflow mode and receive x-ray, chemical composition stabilized by m Therians - foamed silicate with the following composition, wt%: SiO 2 51,52;. Al 2 O 3 6.74; Fc 2 O 3 0.97; CaO 30.96; MgO 8.71; SO 3 0.29; Na 2 O, 0.41; K 2 O 0.4. The foam silicate is ground to a particle size of 80-100 microns and the mixture is prepared by adding a 5% solution of sulfuric acid, the product is molded and heated to 875-1130 o C at a speed of 20 o C per minute, followed by cooling in an oven. During the interaction of the foam silicate with a weak solution of sulfuric acid, hydrosilicates and aluminosulphates are formed, which decompose when heated to a temperature of 920 o С with the formation of a gaseous phase, which foams the charge material, since the temperature range of the pyroplastic state of the charge (875-920 o С) coincides with the temperature the interval of formation of the gaseous phase. Pore formation begins already at a temperature of 875 o C, and intense pore formation occurs at 900-920 o C.
Зародыши кристаллизации фазы β-волластонита появляются также при температуре 875oС, которые интенсивно разрастаются при последующем увеличении температуры до 1130oС. В зависимости от температуры нагревания в интервале 875-1130oС образуется пенокерамика с различной пористостью, плотностью, прочностью со структурой β-волластонита.The nuclei of crystallization of the β-wollastonite phase also appear at a temperature of 875 o C, which intensively grows with a subsequent increase in temperature to 1130 o C. Depending on the heating temperature in the range of 875-1130 o C, foam ceramics with different porosity, density, strength with structure β β-wollastonite.
Предлагаемый способ получения пенокерамики со структурой β-волластонита из шлаков металлургического производства поясняется конкретными примерами его осуществления. The proposed method for producing ceramic foam with the structure of β-wollastonite from slags of metallurgical production is illustrated by specific examples of its implementation.
Пример 1. Example 1
В 500 г металлургических шлаков вводят 3 мас.% углерода и доводят отношение SiO2/СаO до 1,6, плавят в восстановительной среде при температуре 1580-1610oС. Затем полученную силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара отливом в воду. Полученный рентгеноаморфный, стабилизированный по химсоставу пеносиликат, имеет следующий состав, мас.%: SiO2 51,52; Аl2О3 6,74; Fe2О3 0,97; СаO 30,96; MgO 8,71; SO3 0,29; Na2О 0,41; К2О 0,4. 100 г полученного пеносиликата измельчают до крупности 80-100 мкм, добавляют 10% по массе сверх 100% пеносиликата 5%-ный раствор серной кислоты, перемешивают полученную шихту, формуют изделие при давлении 27,5 МПа и обжигают нагреванием до 875oС со скоростью 20oС/мин с последующим отпуском в печи.3 wt.% Carbon is introduced into 500 g of metallurgical slag and the SiO 2 / CaO ratio is adjusted to 1.6, melted in a reducing medium at a temperature of 1580-1610 ° C. Then, the obtained silicate part of the melt is cooled by thermal shock by casting in water. The obtained x-ray amorphous, stabilized by chemical composition foam silicate, has the following composition, wt.%: SiO 2 51.52; Al 2 O 3 6.74; Fe 2 O 3 0.97; CaO 30.96; MgO 8.71; SO 3 0.29; Na 2 O 0.41; K 2 O 0.4. 100 g of the obtained foam silicate is crushed to a particle size of 80-100 μm, add 10% by weight in excess of 100% foam silicate 5% solution of sulfuric acid, mix the resulting mixture, form the product at a pressure of 27.5 MPa and anneal by heating to 875 o C at a speed 20 o C / min followed by tempering in the oven.
Рентгенофазовый анализ полученного материала - пенокерамики показывает наличие зародышей фазы β-волластонита. Электронно-микроскопический анализ показывает начало порообразования. Пенокерамика обладает следующими характеристиками:
- плотность, кг/м3 - 1790;
- пористость закрытая, об.% - 37,1;
- пористость открытая, об.% - 1,16;
- водопоглощение, об.% - 0,9;
- прочность на сжатие, МПа - 50.X-ray phase analysis of the obtained material - foam ceramics shows the presence of nuclei of the β-wollastonite phase. Electron microscopic analysis shows the beginning of pore formation. Ceramic foam has the following characteristics:
- density, kg / m 3 - 1790;
- closed porosity, vol.% - 37.1;
- open porosity, vol.% - 1,16;
- water absorption, vol.% - 0.9;
- compressive strength, MPa - 50.
Пример 2. Example 2
Металлургические шлаки перерабатывают, готовят шихту на основе полученного пеносиликата, формуют изделие аналогично примеру 1, затем обжигают изделие при температуре 900oС. Скорость обжига и отпуск - аналогично примеру 1. Рентгенофазовый анализ образцов полученной пенокерамики показывает незначительный рост зародышей кристаллизации фазы β-волластонита. В пенокерамике формируется в основном закрытый тип пор. Полученные образцы обладают следующими характеристиками:
- плотность, кг/м3 - 1160;
- пористость закрытая, об.% - 59,4;
- пористость открытая, об.% - 0,43;
- водопоглощение, об.% - 0,5;
- прочность на сжатие, МПа - 30.Metallurgical slag is processed, a mixture is prepared on the basis of the obtained silicate, the product is molded as in Example 1, then the product is fired at a temperature of 900 o C. The firing rate and tempering are similar to Example 1. X-ray phase analysis of samples of the obtained ceramic foam shows a slight increase in the nucleation of crystallization of the β-wollastonite phase. In foamed ceramics, a mostly closed type of pore is formed. The resulting samples have the following characteristics:
- density, kg / m 3 - 1160;
- closed porosity, vol.% - 59.4;
- open porosity, vol.% - 0,43;
- water absorption, vol.% - 0.5;
- compressive strength, MPa - 30.
Пример 3. Example 3
Металлургические шлаки перерабатывают, готовят шихту на основе полученного пеносиликата, формуют изделие аналогично примеру 1, затем обжигают изделие при температуре 920oС. Скорость обжига и отпуск - аналогично примеру 1. Рентгенофазовый анализ полученной пенокерамики показывает интенсивный рост кристаллизации фазы β-волластонита. Электронно-микроскопический анализ показывает рост открытой пористости. Полученные образцы обладают следующими характеристиками:
- плотность, кг/м3 - 520;
- пористость закрытая, об.% - 10,5;
- пористость открытая, об.% - 71,46;
- водопоглощение, об.% - 32,5;
- прочность на сжатие, МПа - 5.Metallurgical slag is processed, a mixture is prepared on the basis of the obtained silicate, the product is molded as in Example 1, then the product is fired at 920 o C. The firing rate and tempering are analogous to Example 1. The X-ray phase analysis of the obtained ceramic foam shows an intensive growth of crystallization of the β-wollastonite phase. Electron microscopic analysis shows an increase in open porosity. The resulting samples have the following characteristics:
- density, kg / m 3 - 520;
- closed porosity, vol.% - 10.5;
- open porosity, vol.% - 71,46;
- water absorption, vol.% - 32.5;
- compressive strength, MPa - 5.
Пример 4. Example 4
Металлургические шлаки перерабатывают, готовят шихту на основе полученного пеносиликата, формуют изделие аналогично примеру 1, затем обжигают изделие при температуре 975oС. Скорость обжига и отпуск - аналогично примеру 1. Рентгенофазовый анализ полученной пенокерамики показывает уменьшение скорости кристаллизации фазы β-волластонита. Электронно-микроскопический анализ показывает увеличение размера пор и рост открытой пористости. Полученные образцы обладают следующими характеристиками:
- плотность, кг/м3 - 450;
- пористость закрытая, об.% - 0,9;
- пористость открытая, об.% - 83,46;
- водопоглощение, об.% - 43,4;
- прочность на сжатие, МПа - 5,5.Metallurgical slag is processed, the mixture is prepared on the basis of the obtained silicate, the product is molded as in Example 1, then the product is fired at a temperature of 975 o C. The firing rate and tempering are similar to Example 1. The X-ray phase analysis of the obtained ceramic foam shows a decrease in the rate of crystallization of the β-wollastonite phase. Electron microscopy analysis shows an increase in pore size and an increase in open porosity. The resulting samples have the following characteristics:
- density, kg / m 3 - 450;
- closed porosity, vol.% - 0.9;
- open porosity, vol.% - 83,46;
- water absorption, vol.% - 43,4;
- compressive strength, MPa - 5.5.
Пример 5. Example 5
Металлургические шлаки перерабатывают, готовят шихту на основе полученного пеносиликата, формуют изделие аналогично примеру 1, затем обжигают изделие при температуре 1130oС. Скорость обжига и отпуск - аналогично примеру 1. Рентгенофазовый анализ полученной пенокерамики показывает окончание процесса кристаллизации β-волластонита. Электронно-микроскопический анализ показывает незначительное изменение формы пор и рост закрытых пор. Полученные образцы обладают следующими характеристиками:
- плотность, кг/м3 - 370;
- пористость закрытая, об.% - 5,5;
- пористость открытая, об.% - 81,7;
- водопоглощение, об.% - 47,3;
- прочность на сжатие, МПа - 2,85.Metallurgical slag is processed, a mixture is prepared on the basis of the obtained silicate foam, the product is molded as in Example 1, then the product is fired at a temperature of 1130 o C. The firing rate and tempering are analogous to Example 1. The X-ray phase analysis of the obtained ceramic foam shows the end of the crystallization process of β-wollastonite. Electron microscopy analysis shows a slight change in the shape of the pores and the growth of closed pores. The resulting samples have the following characteristics:
- density, kg / m 3 - 370;
- closed porosity, vol.% - 5.5;
- open porosity, vol.% - 81.7;
- water absorption, vol.% - 47.3;
- compressive strength, MPa - 2.85.
Пример 6. Example 6
Металлургические шлаки перерабатывают аналогично примеру 1, получают пеносиликат, измельчают аналогично примеру 1, вместо серной кислоты добавляют 10% по массе воды сверх 100% пеносиликата, перемешивают, формуют изделие аналогично примеру 1, затем обжигают изделие нагреванием до 1000oС. Скорость обжига и отпуск - аналогично примеру 1.Metallurgical slag is processed analogously to example 1, a foam silicate is obtained, crushed as described in example 1, instead of sulfuric acid, 10% by weight of water in excess of 100% foam silicate is added, mixed, the product is molded as described in example 1, then the product is fired by heating to 1000 o C. Firing speed and tempering - analogously to example 1.
Рентгенофазовый анализ полученного материала показывает кристаллизацию фазы β-волластонита. Электронн-омикроскопический анализ показывает отсутствие открытых и закрытых пор, т. е. образец не вспенивается и имеет следующие характеристики:
- плотность, кг/м3 - 2600;
- водопоглощение, об.% - 1,0;
- прочность на сжатие, МПа - 600.X-ray phase analysis of the obtained material shows crystallization of the β-wollastonite phase. Electron-omicroscopic analysis shows the absence of open and closed pores, i.e., the sample does not foam and has the following characteristics:
- density, kg / m 3 - 2600;
- water absorption, vol.% - 1,0;
- compressive strength, MPa - 600.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124139A RU2203252C1 (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Metallurgical slag-based fabrication of ceramic foams |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124139A RU2203252C1 (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Metallurgical slag-based fabrication of ceramic foams |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2203252C1 true RU2203252C1 (en) | 2003-04-27 |
Family
ID=20252942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001124139A RU2203252C1 (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Metallurgical slag-based fabrication of ceramic foams |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2203252C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524585C2 (en) * | 2012-06-01 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение Электрохимический завод" (ОАО "ПО ЭХЗ") | Production of foam silicate |
| US9376344B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-06-28 | Earthstone International, Llc | Foamed glass ceramic composite materials and a method for producing the same |
| US9382671B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-07-05 | Andrew Ungerleider | Foamed glass composite material and a method for using the same |
| CN106430984A (en) * | 2016-09-22 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | Method for preparing microcrystal wollastonite glass from wollastonite |
| US10435177B2 (en) | 2006-02-17 | 2019-10-08 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite arrestor beds having predetermined failure modes |
| RU2765867C1 (en) * | 2020-10-19 | 2022-02-04 | Александр Алексеевич Костылев | Method for producing foam silicate |
| CN116283260A (en) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 东北大学 | A preparation method of foamed ceramics using lead smelting fume slag as raw material and foamed ceramics prepared by the method |
| US11970288B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-04-30 | Earthstone International Llc | Method for slowing an aircraft using a foamed glass composite runway |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1381538A (en) * | 1972-08-18 | 1975-01-22 | Gnii | Method of making a porous crystallized glass ribbon |
| EP0379576A1 (en) * | 1988-02-26 | 1990-08-01 | Inax Corporation | Gas-permeable porous body, its production and pressure casting mold |
| US4978642A (en) * | 1989-02-15 | 1990-12-18 | Armstrong World Industries, Inc. | Rigid, water-resistant phosphate ceramic materials having acoustic channeling and processes for preparing them |
| RU2052400C1 (en) * | 1993-06-01 | 1996-01-20 | Сергей Геннадьевич Баякин | Method for production of glass material from ash-slag waste |
| RU2089527C1 (en) * | 1993-08-06 | 1997-09-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "АЛМАЗ" | Method of preparing woolastonite |
-
2001
- 2001-08-29 RU RU2001124139A patent/RU2203252C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1381538A (en) * | 1972-08-18 | 1975-01-22 | Gnii | Method of making a porous crystallized glass ribbon |
| EP0379576A1 (en) * | 1988-02-26 | 1990-08-01 | Inax Corporation | Gas-permeable porous body, its production and pressure casting mold |
| US4978642A (en) * | 1989-02-15 | 1990-12-18 | Armstrong World Industries, Inc. | Rigid, water-resistant phosphate ceramic materials having acoustic channeling and processes for preparing them |
| RU2052400C1 (en) * | 1993-06-01 | 1996-01-20 | Сергей Геннадьевич Баякин | Method for production of glass material from ash-slag waste |
| RU2089527C1 (en) * | 1993-08-06 | 1997-09-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "АЛМАЗ" | Method of preparing woolastonite |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДЕМИДОВИЧ Б.К. Производство и применение пеностекла. - Минск, Наука и техника, 1972, с.98-108. * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9376344B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-06-28 | Earthstone International, Llc | Foamed glass ceramic composite materials and a method for producing the same |
| US9382671B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-07-05 | Andrew Ungerleider | Foamed glass composite material and a method for using the same |
| US10435177B2 (en) | 2006-02-17 | 2019-10-08 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite arrestor beds having predetermined failure modes |
| US11858657B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-01-02 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite material and a method for producing the same |
| US11970288B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-04-30 | Earthstone International Llc | Method for slowing an aircraft using a foamed glass composite runway |
| US12043413B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-07-23 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite material |
| US12071259B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-08-27 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite material and a method using the same |
| RU2524585C2 (en) * | 2012-06-01 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение Электрохимический завод" (ОАО "ПО ЭХЗ") | Production of foam silicate |
| US12065264B2 (en) | 2014-06-11 | 2024-08-20 | Earthstone International Llc | Method for using a foamed glass composite material |
| CN106430984A (en) * | 2016-09-22 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | Method for preparing microcrystal wollastonite glass from wollastonite |
| RU2765867C1 (en) * | 2020-10-19 | 2022-02-04 | Александр Алексеевич Костылев | Method for producing foam silicate |
| CN116283260A (en) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 东北大学 | A preparation method of foamed ceramics using lead smelting fume slag as raw material and foamed ceramics prepared by the method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4142879A (en) | Method for producing low expansion ceramics | |
| US5300464A (en) | Nanocrystalline materials | |
| Li et al. | A simple and efficient way to prepare porous mullite matrix ceramics via directly sintering SiO2-Al2O3 microspheres | |
| RU2203252C1 (en) | Metallurgical slag-based fabrication of ceramic foams | |
| Ercenk | The effect of clay on foaming and mechanical properties of glass foam insulating material | |
| US5846891A (en) | Thermal shock-resistant alumina-mullite composite material and preparation method thereof | |
| EA039534B1 (en) | Catalytically active foam formation powder | |
| JPH04219310A (en) | Method for producing non-sintered cristobalite particles | |
| EP0015285B1 (en) | High strength silicon nitride | |
| CN111943642B (en) | High-strength foamed ceramic and preparation method thereof | |
| US5393472A (en) | Method of producing wollastonite & ceramic bodies containing wollastonite | |
| RU2149146C1 (en) | Blend for preparing foam glass | |
| Nadimi et al. | Nonaqueous synthesis of large zeolite and molecular sieve crystals | |
| CN116986913A (en) | Preparation method of small-particle-size silicon nitride powder and silicon nitride powder | |
| JPS627649A (en) | Glass-ceramic product and its production | |
| CN113045334A (en) | Preparation method of fly ash and slag foamed ceramic | |
| CN114920578B (en) | Preparation method of porous anorthite/gehlenite complex-phase ceramic with low firing shrinkage rate | |
| JP2001302281A (en) | Foamed glass and method for producing the same | |
| RU2272006C1 (en) | Foamed vitrocrystalline material and method of production of such material | |
| JP2899954B2 (en) | Porous crystallized glass composition | |
| CN118684507B (en) | A method for preparing corundum-mullite refractory material by adding fused quartz | |
| Sue et al. | Spherulitic Growth from a Phase‐Separated Vitreous Matrix in a Cordierite–Y‐Stabilized Zirconia Glass‐Ceramic | |
| RU2787671C1 (en) | Method for obtaining foam silicate material | |
| CN119661246A (en) | A method for preparing lightweight and high-strength foamed ceramic material using waste slag and the product obtained | |
| CA1122385A (en) | Method for producing dense silicon nitride containing yttrium oxide and aluminum oxide and having high temperature strength and oxidation resistance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070601 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150830 |