Техногенные отходы в производстве силикатных эмалей
Бердзенишвили И. Г., Грузинский технический университет, Тбилиси, Грузия
Расширение сырьевой базы за счет использования техногенного сырья целесообразно как с точки зрения экономии материальных ресурсов, так и экологической безопасности.
Хвосты флотации марганцевой руды Чиатурского месторождения (Грузия) относятся к крупнотоннажным отходам. Их количество в отвалах составляет почти 150 млн т. Марганецсодержащий шлам мелкодисперсный, черного цвета. Результаты его гранулометрического анализа показаны на рисунке.
Фракционный состав шлама
Усредненный химический состав шлама, мас. %: SiO2 — 54,25; Al2O3 — 7,73; Fe2O3 — 3,11; TiO2 — 0,27; MnO — 6,3; MnO2 — 7,86; P2O5 — 0,35; CaO — 3,76; MgO — 1,27; BaO — 0,69; SO3 — 0,63; Σ (Na2O + K2O) — 2,84; п.п.п. — 10,94.
Марганецсодержащий шлам в большом количестве содержит кремнезем, водные и безводные алюмосиликаты, в нем также присутствуют минералы несиликатной группы (апатит, пирит, сульфат бария), карбонаты кальция и магния. Такой состав позволяет использовать этот отход в качестве основного компонента при синтезе антикоррозионных силикатных эмалевых покрытий.
Для определения оптимальных рецептур эмалей исследована обширная область составов на основе шихтовых смесей: шлам + песок + циркон + сода + борная кислота + CaF2. Варку составов осуществляли при температуре 1 250–1 300 °С с выдержкой 1,5 ч. При этом стекла имели хорошие варочные и выработочные свойства. Исследования показали, что для синтеза защитных покрытий для стали пригодны стекла, шихты составов которых содержат, мас. %: шлама — 30–40; песка — 32–40; циркона — 5–10; борной кислоты — 4–6; соды — 20–27; CaF2 — 1–2.
Шликер стеклоэмалей наносили непосредственно на загрунтованные плоские образцы из листовой стали 08кп, обжиг осуществляли в режиме 2С/2F (2 слоя/2 обжига) при температуре 780–800 °С. В процессе обжига образуются ровные качественные темноокрашенные покрытия, характеризующиеся стабильным цветом, блеском и высоким зеркальным отражением. В зависимости от содержания окрашивающих оксидов стеклослой приобретает темно-синие, темно-фиолетовые и черные оттенки.
Химическая устойчивость и термомеханические характеристики покрытий отвечают требованиям действующих стандартов (таблица).
Свойства экспериментальных стеклоэмалевых покрытий
|
Показатель |
Величина |
|
Кислотостойкость в 20–24%-м растворе HCl (по ISO 2743) |
0,12–0,2 мг/см2 |
|
Щелочестойкость в 4%-м растворе NaOH (по ISO 2745) |
0,31–0,5 мг/см2 |
|
Водостойкость (кипячение в дистиллированной воде) |
0,06–0,08 мг/см2 |
|
Термостойкость покрытий (по DIN 51167) |
220–240 °С |
|
Прочность на удар |
4,9–5,2 Дж |
|
Растекаемость |
48–52 мм |
Таким образом, показана возможность использования техногенного сырья для получения новых защитных покрытий, удовлетворяющих всем технологическим и эксплуатационным требованиям. Применение предлагаемых составов будет способствовать снижению материальных затрат на единицу выпускаемой продукции.
Use of Industrial Waste in the Silicate Enamels Production
Berdzenishvili I. G., Georgian Technical University, Tbilisi, Georgia
The flotation tailings of manganese ore at the Chiatura deposit (Georgia) are investigated. Low-melting dark-colored glass enamels are synthesized. It is proved that they can be used as effective protective coatings for steel.
Сведения об авторах
Бердзенишвили
Ирина Гивиевна, канд.
техн. наук, ассоц. профессор, Грузинский технический университет, ул. Костава,
77, Тбилиси, 0175, Грузия. Тел. +995 (32) 77-37-43, факс +995 (32) 91-09-26.
E-mail