авантюриновое стекло

Формула изобретения

1. Авантюриновое стекло, содержащее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, B₂O₃ и Cr₂O₃, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит TiO₂ и Fe₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 52,41 55,56

Al₂O₃ 7,73 8,23

CaO 21,18 24,36

MgO 0,01 0,02

Na₂O 3,02 4,79

B₂O₃ 0,37 3,89

K₂O 1,68 1,98

Cr₂O₃ 1,62 1,95

TiO₂ 3,99 6,21

Cr₂O₃ 0,47 0,532

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности, к составу декоративных авантюриновых стекол, которые могут быть использованы для производства облицовочных и художественных изделий.

Известно авантюриновое стекло, имеющее следующий состав, мас. SiO₂ 53,3 62,0; Al₂O₃ 4,1 6,4; CaO 16,0 20,5; MgO 0,4 6,1; Fe₂O₃ 0,5 1,8; Na₂O -0,5 5,5; Cr₂O₃ 3,3 8,0; P₂O₅ 0,5 3,5. Стекло может дополнительно содержать один оксид из группы CoO, FeO, MnO при следующем соотношении компонентов, мас. CoO 2,0 6,0; FeO 2,0 6,5; MnO 2,6 6,8.

Недостатком такого стекла является высокая температура и длительность варки, а также то, что для его производства используют первичное сырье: чистые оксиды кобальта, железа, марганца, хромпик, сульфат натрия, суперфосфат. Стекло имеет относительно невысокую кислотостойкость и водостойкость (гидролитический класс II). Кроме того, недостатком стекла является высокий расход Cr₂O₃, что при невысокой кислотостойкости снижает его экологическую безопасность.

Известно также авантюриновое стекло, имеющее следующий состав, мас. SiO₂ 55,1 65,3; Al₂O₃ 0,7 3,5; CaO 3,8 10,4; MgO 3,7 5,5; Na₂O 13,2 17,1; K₂O 0,4 4,1; B₂O₃ 0,1 5,5; Cr₂O₃ 5,5 7,4; CuO 0,1 1,4.

Однако известное стекло имеет ряд недостатков. Это повышенная температура варки 1430 1470^oC, недостаточно высокие кислото-, водо- и щелочестойкость. Кроме того, в качестве исходных компонентов используются относительно дефицитные материалы.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи снижения температуры варки авантюринового стекла без ухудшения его декоративных качеств и выработочных свойств при сохранении низких расходов Cr₂O₃, повышения кислото-, водо- и щелочестойкости готового продукта, на расширение минерально-сырьевой базы производства авантюринового стекла за счет использования горнопромышленных отходов и побочных продуктов горнодобывающей промышленности, являющихся весьма доступными материалами.

Поставленная задача решается тем, что авантюриновое стекло, содержащее SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O и Cr₂O₃, согласно изобретению дополнительно содержит TiO₂ и Fe₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас. SiO₂ 52,41 55,56; Al₂O₃ 7,73 8,23; Fe₂O₃ 0,47 0,53; CaO 21,18 24,36; MgO 0,01 -,02; Na₂O 3,02 4,79; K₂O 1,68 1,98; Cr₂O₃ 1,62 - 1,95; TiO₂ 3,99 6,21; B₂O₃ 0,37 3,89.

Авантюриновое стекло имеет следующий состав исходных компонентов, мас. плагиопегматит 50,0 56,90, карбонатит 22,70 30,9, сфеновый концентрат 8,70 15,9, бихромат калия 2,27 2,50, бура 1,00 9,13.

Содержание TiO₂ в составе стекла менее 3,99 мас. при повышенном содержании кремнекислоты обуславливает возрастание вязкости расплава, что требует для достижения полного осветления повышения температуры варки. При содержаниях TiO₂ менее 3,99 мас. и повышенном содержании CaO вязкость расплава остается оптимальной, но существенно снижается кислото- и водостойкость. При увеличении содержания TiO₂ выше 6,21 мас. существенно ухудшаются декоративные свойства материала.

Содержание B₂O₃ ниже 0,37 увеличивает вязкость стекломассы и требует увеличения температуры ее выработки, а выше 3,89 мас. приводит к ухудшению декоративного качества стекла.

Соотношение Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O и Na₂O в составе стекла обусловлено требуемыми физико-химическими свойствами. Оно также соответствует их содержанию в природных алюмосиликатах.

Количество MgO оказывает существенное влияние на декоративные свойства стекла. При его содержаниях больше 0,02 мас. вместо кристаллов Cr₂O₃ кристаллизуется шпинель Mg Cr₂O₄, придающая изделию бурую окраску.

Содержание исходных компонентов соответствует заявляемому составу стекла на основе его оксидов. При этом плагиопегматит является отходом добычи и обогащения керамических пегматитов, кальцитовый карбонатит представляет отход добычи комплексных руд, а сфеновый концентрат является побочным продуктом обогащения апатит-нефелиновых руд. Оксид хрома вводят в виде бихромата калия.

Пример 1. Шихту, включающую 50 г плагиопегматита, 22,7 г кальцитового карбонатита, 15,9 г офенового концентрата, 2,27 г бихромата калия и 9,13 г буры варят в корундовом тигле при 1350^oC в течение 3 ч, затем температуру в течение 0,5 ч снижают до 1330^oC и выдерживают расплав в течение 1 ч. Расплав отливают на металлическую плиту и полученную отливку отжигают при максимальной температуре 610^oC в течение 15 мин с постепенным постоянным снижением температуры в течение 15 ч. Состав стекла приведен в табл. 1, свойства в табл. 2.

Пример 2. Шихту, включающую 56,9 г плагиопегматита, 30,9 г кальцитового карбонатита, 8,70 г сфенового концентрата, 2,50 г бихромата калия и 1 г буры варят в корудовом тигле при температуре 1380^oC в течение 2 ч затем температуру в течение 0,5 ч снижают до 1350^oC и выдерживают расплав в течение 1 ч. Расплав отливают на металлическую плиту и полученную отливку отжигают при максимальной температуре 600^oC в течение 15 мин с постепенным снижением температуры в течение 15 ч. Состав стекла приведен в табл. 1, свойства в табл. 2. В обоих примерах декоративный эффект ярко выражен.

Из приведенных примеров и табл. 2 видно, что предлагаемое авантюриновое стекло по сравнению с прототипом имеет пониженную температуру варки (1350 - 1380^oC) при сохранении его декоративных качеств и достаточно высокие кислото-, водо- и щелочестойкость. При производстве стекла используют весьма доступные материалы, являющиеся отходами и побочными продуктами горнодобывающей промышленности.