Способ получения каменного литья

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 9) (И) 2308 РЕСПУБЛИК 8 В 1 54 51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬС Н АВТО Р Я ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт химии и технологииких элементов и минерального сырьКольского филиала АН СССР(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАМЕННОГОЛИТЬЯ путем наполнения форм измельченной шихтой, нагревания, плавления,кристаллизации и охлаждения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью получения декоративного кристаллического материала со свойствамиприродного камня, снижения себестоимости и расширения сырьевой базы,шихту из.минералов эгирина и диопсида в соотношении от 1:10 до 1 О:1 нагревают до температуры плавления соскоростью 180-200 град/ч, а охлаждение осуществляют от. температуры,плавления со скоростью 20-30 град/ч,50 1 12308Изобретение относится к получениюстроительных материалов, а именнокаменного литья, и может быть использовано для изготовления декоративныхи технических изделий, используемыхв различных отраслях народного хо"зяйства,Целью изобретения являются полу-.чение декоративного кристаллическогоматериала со свойствами природного 1 Окамня, снижение себестоимости и расширение сырьевой базы.Шихта для получения каменноголитья состоит из эгирина и диопсида,Эгирин и диопсид являющиеся Отходами горно-обогатительных и горнодобывающих производств, берут в количествах, соответствующих области образования твердых растворов этих минералов, регулируя соотношение изоморфно смешиваемых компонентов. Этопозволяет управлять процессами кристаллизации материала от температурыплавления без нарушения кристаллизационных структур первичного расплава. Если вначале шихта состоит издвух минералов (эгирина и диопсида),то в итоге возникает кристаллическая масса, состоящая из одного минерала (ряда эгиринадиопсида), Процесс Збполучения полнокристаллического кам-неподобного материала заключается втермообработке шихты с определеннойзаданной скоростью до температуры ееплавленияи в последующей управляемой кристаллизации расплава от точкиплавления до точки завершения кристаллизации, что обеспечивает получение нового кристаллического материала - астролнта, представляющего изоморфную смесь эририндиопсидового состава. Нарушение заданного режима нагрева или кристаллизации препятствует получению материала с кристаллической структурой и внешним видом астролита. Постепенный нагрев шихты способствует полному удалению посторонних летучих примесей из нее и создает предпосылки для пропорциоиального совместногб плавления эгирина и диопсида в соответствии с выбранным сосставом смеси.Степень нагревания шихты и режим процесса определяются количественными соотношениями исходных минера 39Ллов в соответствии с температурами плавления изоморфных смесей.Для .осуществления способа природный диопсид дробят и измельчают до размеров зерен менее 1 мм, перемешивают с готовым эгириновым концентратом крупностью также менее 1 мм, который является отходом обогащения апатито-нефелиновых руд, и засыпают без очистки, смазки и прессования в формы из непрозрачного плавленого кварца. Применение кварцевых форм обеспечивает декоративный вид соприкасающейся с днищем формы поверхности получаемого кристаллического материала и его свободное извлечение из формы после термообработки и охлаждения.Нагревание шихты до температуры начала ее плавления ведут со скоростью 180-200 град/ч, что необходимо для равномерного прогревания шихты и перестройки кристаллических структур природных пироксеновых мине- ралов, входящих в состав шихты,.а также для предохранения кварцевых форм от резких перепадов температуры. Температура начала плавления составов в зависимости от соотношения эгирина и диопсида соответствует 1150-1300 С. Температуры начала кристаллизации эгириндиопсидов находятся вблизи температур их плавления, что и определя- ет технологию процесса, Для получения полностью закристаллизованного материала кристаллизацию осуществляют при температуре, близкой к температуре плавления шихты, а охлаждение кристаллизованного продукта проводят со скоростью 20-30 град/ч, что обеспечивает сохранение кварцевых форм и самого материала от термического разрушения.П р и и е р 1, Исходную шихту, включающую эгириновый концентрат,и измельченный диопсид в соотношении 1:1, помещают в кварцевые формы, нагревают до 1220 С со скоростьюо190 град/ч .и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 25 град/ч, Полученный полнокристаллический материал - астролит декоративен и имеет достаточно высокие технические характеристики. П р и м е р 2. Исходную шихту, включающую эгириновый концентрат и измельченный диопсид в соотношении 1:1 О, засыпают в кварцевые формы,1230839 Перегрев шихты выше температурыплавления разрушает структурные элементы расплава, готовые к кристаллизации твердых растворов, и, как и 5 быстрая кристаллизация, препятствуетэффективному получению кристаллического материала заданного состава. Астролиты могут быть получены во 0 всем диапазоне существования твердыхрастворов. Интервал составов, содержащих диопсид и эгириновый концентрат в соотношении от 1:1 О до 10:1,может быть расширен до 1 ООдиопсидаи 100 эгиринового концентрата. Однако тогда полученные материалы будут представлены чисто диопсидовымиили эгириновыми. При этом для синтеза диопсида необходима температуратермообработки 1350 С, а для эгирина -150 С, Для получения чисто эгиринового литья методом классическойпетрургии с разливкой расплава понадобится нагрев эгиринового концентрата до 1250-1300 С, чтобы его можнобыло отлить в формы а для диопсида -0Фвьппе 1400 С, Кроме того, литье будетсодержать значительные количества(до 50%) стеклофазы и получение наего основе полнокристаллического камнеподобного материала затруднено,так как требует. дополнительной обработки для обеспечения раскристаллизации. нагревают со скоростью 180 град/чОдо ЗСО С и охлаждают со скоростью30 град/ч до комнатной температуры.П р и м е р 3. Исходную шихту,включающую эгириновый концентрат иизмельченный диопсид в соотношении1 О:1, помещают в кварцевые формы,нагревают со скоростью 200 град/ч доо150 С.и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 20 град/ч, . 1В табл,1 приведен химический состав исходных компонентов шихты,Свойства полученного материалапредставлены в табл.2.Оптимальным технологическим режимам нагрева отвечают 180-200 град/ч,Более быстрый нагрев приводит к выбросу шихты из формы и нарушает пропорциональность совместного плавления эгирина и диопсида. Последнее . 2приводит к изменению состава расплава по сравнению с заданным, так каксначала плавится более легкоплавкийэгирин, его расплав может локализоваться и впоследствии кристаллизоваться отдельной фазой. Кроме того,при быстром непропорциональном плавлении неполностью плавится шихта назаданных интервалах температур. В целом более быстрый нагрев, помимо выб роса шихты, не обеспечивает получения нужного кристаллического материала, резко снижает однородность расплава, а также однородность, декоративность и полезные свойства ко 35нечного продукта, Более медленныйнагрев ведет к неэффективной затратеэлектроэнергии. Для получения полнокристаллического материала выбранного состава кристаллизация расплава40должна осуществляться от температурыплавленияшихты определенного состава со скоростью 20-30 град/ч, Меньшая скорость кристаллизации приемлема, но приводит к затягиванию процес"45са и снижению его производительности, Большая скорость не обеспечивает.получения кристаллического материалазаданного состава как твердого раствора, При слишком быстром охлаждении50образуются стекла или частично закристаллизованные материалы, в которых кристаллической фазой являеТсядиоисид, В целом это приводит к ухудшению физико-технических свойств ко- .55нечного продукта. Предлагаемый способ обеспечиваетполучение высокодекоративного полностью закристаллизованного материала с высокими техническими свойствами, близкими к свойствам таких природнь 1 х пород, как габбро и граниты,из недорогого легкодоступного минерального сырья, являющегося отходамипереработки промьппленных предприятийи горнодобывающих производств, менеетрудоемким технологическим способомпо сравнению с традиционным способомполучения камнелитых материалов,Полученный материал можно рассматривать как искусственный аналог природных метаморфическнх пород. Он может найти применение в различных от"раслях народного хозяйства, в технике, строительстве, для изготовлениясувенирных и художественных изделийи т.д,1230839 Таблица 2 Способ Физико-технические свойства материала 0,05 950 98,0 0,05 1000 99,6 0,08 900 95,5 Составитель А.ЗаславскаяРедактор Л.Веселовская Техред М.Ходанич Корректор И.111 ароши Заказ 2484/19 Тираж 555 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5вйв Производственно-полиграфическое предприятие,г,Ужгород, ул.Проектная,4 по примеру Стойкость253-ной НС 1,3 Термическая Износостойкость,устойчивость г/смС