Интенсивное развитие горнодобывающей и перерабатывающей промышленности Грузии привело к образованию техногенных месторождений, которые негативно влияют на экологическое состояние отдельных регионов. В то же время основная часть твердых отходов может быть сырьем для производства различных материалов с заданными свойствами.

Oсoбый интерес в этом плане представляют карбонатные марганцевые руды Чиатурского месторождения. Грузинский технический университет на протяжении многих лет изучает возможности и перспективы их использования в стеклоделии.

Для синтеза защитных покрытий химического оборудования и труб автор использовал отход горного производства — бедную марганцем карбонатную руду (КР) следующего состава, мас. %: SiO₂ — 53,0; Аl₂O₃ — 6,0; Fе₂O₃ — 4,5; МnО — 19,0; СаО — 12,5; MgO — 1,4; R₂O — 2,6; (SO₃ + ТіO₂) — 1,0.

Отход представляет собой вскрышную породу горизонтальных и пологих залежей некондиционного полезного ископаемого, балансовые запасы которого составляют около 125 млн т. Внешне очень похожая на известняки, руда в основном состоит из изоморфной смеси карбонатов — марганца, кальция, магния и, редко, железа — с незначительными включениями рудного минерала (пирит, халькопирит, маркозит), гипса, полевого шпата, зерен кварца и др.

Разброс содержания компонентов руды техногенного месторождения не превышает 1,5–2 %, что вполне приемлемо для производства стеклопокрытий.

При разработке оптимальных составов стеклопокрытий в системе КР + песок + циркон + сода + бура найдены новые технические решения, защищенные патентами Грузии.

Подготовка марганцевой руды как компонента шихты предполагает ее механическую обработку для достижения необходимого гранулометрического состава. Практика показывает, что размеры зерен 0,5–1 мм обеспечивают оптимальные параметры стекловарения. Влажность шихты должна быть 3–5 %. Увлажнение шихты обеспечивает ее однородность и ускоряет процессы стеклообразования.

Варку составов осуществляли при температуре 1 300 °С с выдержкой 1,5 часа. Стекла при данной температуре варки имеют хорошие варочные и выработочные свойства. Окраска образцов по массе черная.

Увеличение содержания КР сверх 50 мас. % и циркона сверх 10 мас. % сопровождалось повышением температуры варки стекол и усилением их склонности к кристаллизации.

Для синтеза составов бесфтористых защитных покрытий для стали пригодны стекла, шихта которых содержит следующие компоненты, мас. %: КР — 25,9–34,5; песок — 28,7–38,7; циркон — 4,3–6,8; бура — 8,4–14,8; сода — 19,9–22,7.

Технологичность и другие преимущества синтезированных стекол, по-видимому, объясняются специфической природой использованного сырья и его своеобразным влиянием как на технологию получения стекол, так и, возможно, на их структуру.

Теоретическая оценка высокотемпературных процессов, протекающих при нагревании исходных смесей, произведена на основе комплексного изучения термограмм и дифрактограмм стеклоэмалевых шихт. Результаты рентгенофазового анализа шихтовой композиции после термообработки при различных температурах приведены в табл. 1.

Таблица1

Последовательность процесса стеклообразования в данной шихте может быть представлена следующей схемой:

Стеклоэмали характеризуются пониженной температурой обжига (780-800 °С), широким интервалом формирования покрытия (100 °С), высокой химической устойчивостью во многих средах, стойкостью к термическим и механическим ударам, а также адгезионной прочностью. Высокая гладкость покрытия предотвращает накопление отложений на стенках труб, что улучшает гидродинамические характеристики трубопроводов. Благодаря использованию техногенного сырья стоимость производства эмалей серии МЭС ниже, чем защитных промышленных покрытий других марок.

Berdzenishvili I. G., Georgian Technical University, Tbilisi, Georgia

As a result of mineral resource industry activity in Chiatura region of Georgia a large quantity of carbonate ore poor in manganese has been accumulated. On the basis of this technogenic raw material the author has synthesized an effective protective fluoric-free glass coating for chemical equipment and pipes. The process of glass formation in compositions containing technogenic raw material is studied.
The obtained enamels and glass coatings are characterized with their low firing temperature, a wide temperature range of coating formation, high quality of surface purity, thermal-shock resistance as well as high acid and alkaline resistance satisfying ISO 2743 and ISO 2745.