Vinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo Slider

Поиск

Вход на сайт

Комментарии

Стекло, ситаллы и шлак

Научно-популярный журнал "Химия и Жизнь", 1981 г.

himiy i giznОчень много сейчас говорится и пишется об охране окружающей среды. И делается тоже много, прежде всего химиками. Отходы производства - в производство! - лозунг и принцип, характерные для нашего времени.
Эти заметки - о материалах, полученных из доменных шлаков, прежде всего, о шлакоситалле. Но сначала несколько слов о самом шлаке и о ситаллах вообще.

                                                               

                                                                   ТРИ АБЗАЦА О ШЛАКЕ
Шлаки, как известно, обязательно образуются при выплавке металлов из руд и иногда при сжигании твердого топлива.
В состав металлургических шлаков входит до тридцати различных элементов, в основном в виде окислов. Главные из них - окислы кальция, магния, крем­ния и алюминия. Доменные шлаки агрессивны и имеют непостоянный состав.
Выпуск одной тонны чугуна сопровож­дается образованием от 400 до 650 кг шлака. В 1980 г. в нашей стране выплавлено 148 млн. т стали; следовательно, шлаков - не менее 60 млн. тонн.


                                                                  СНАЧАЛА БЫЛ СИТАЛЛ
«Восьмиэтажное цилиндрическое здание со всех сторон окружено нетронутой тундрой. Круглый внутренний двор прикрыт прозрачным куполом. Меня удивила тишина... И еще - черепахи. Десятка два огромных черепах с белы­ми, нарисованными краской номерами на панцирях, беззвучно ползали по ситалловым плитам двора». Неудивительно, что писатель-фантаст Г. Альтов, из кни­ги которого «Клиника Сапсан» взята эта цитата, увидел ситалл в постройках будущего. Это современный, красивый и надежный материал с мелкозернистой структурой и тончайшими прослойками стекла между кристаллами. В Советс­ком Союзе он получен в 50-х годах в Московском химико-технологическом институте имени Д. И. Менделеева, на кафедре стекла (теперь стекла и ситаллов).

Кристаллическая фаза в шлакоситалле                                   Кристаллическая фаза в шлакоситалле (увеличено в 800 раз)

 

Слово «ситалл» в научный обиход введено профессором Исааком Ильичом Китайгородским - как производное от слов «стекло» и «кристалл». И ему же принадлежит идея широко использо­вать в качестве сырья для производства стекла и ситаллов отходы различных производств, включая доменные шлаки.


                                                                         «ЧЕРНЫЕ ДА СЕРЫЕ»
Первые шлакоситаллы, в зависимости от чистоты шлакового сырья и его состава, получались серых, коричневых, зеленовато-бурых тонов. Состав шлака непо­стоянен. И соотношение окислов в нем не всегда такое, какое должно быть в шлакоситалле. Поэтому в шихту (смесь компонентов) вводят добавки, главная из которых - песок.
В любом ситалле две фазы - кристаллическая и аморфная, стекловидная. Свойства материала в конечном счете определяются свойствами кристалличес­кой фазы.
Кристаллизация происходит в про­цессе термической обработки получаемого из шлака стекла, причем этот про­цесс каталитический. (Катализатор нужен для того, чтобы кристаллизация проходила не только с поверхности, а и по всему объему стекла.) Катализаторами служат сульфиды, фториды, окислы ме­таллов и комбинации этих соединений.
Работой по созданию нового материа­ла руководил И.И. Китайгородский. От сотрудников он требовал многого и при этом не прощал пренебрежения к чужому делу, к запросам и требова­ниям производства. Известен, например, такой случай.
Когда шлакоситалл уже был получен и началось его внедрение в практику, кто-то из строителей задал на совеща­нии вопрос: «Какова гвоздимость шлакоситалла?» Для строителя вопрос резонный, но химики-то понимали, что воп­рос нелеп. Это почти то же, что спра­шивать: «Можно ли вбить гвоздь в стек­ло?» И один из присутствовавших на со­вещании научных работников рассмеял­ся. Рассмеялся - и тут же получил вы­говор от профессора: за недостаток выдержанности...
Между прочим, упомянутая «негвоздимость» отражает главный недостаток шлакоситалла - его хрупкость, правда, меньшую, чем у стекла. И это, пожалуй, единственный его серьезный недостаток. А достоинств у шлакоситалла много: он прочен, тверд, надежен.
Особенно высока прочность шлакоси­талла на истирание. Он стирается мед­леннее, чем каменное литье, не говоря уж о мраморе, граните, обычном техни­ческом стекле и керамике. К тому же он морозостоек, не поглощает пыль и влагу. Серый шлакоситалл видели очень многие. Видели - и не видели. В магазине мы редко смотрим под ноги, а между тем в известном столичном универмаге «Москва» (и не только там, кстати) полы выстланы плитами из это­го материала.
В технике и строительстве черно-буро-серый шлакоситалл используют с 1966 года. Чтобы применять его и как декора­тивный материал, нужно было расши­рить цветовую гамму. Цветные шлакоситаллы можно было получить с по­мощью красителей из белого. А белый шлакоситалл получился не сразу.


                                              ЦВЕТОВАЯ ПАЛИТРА НАЧИНАЕТСЯ С БЕЛИЗНЫ
Помог случай. На стекольном заводе в Константиновке в маленькой печи варили в четырех тиглях шлаковое стекло. Предполагалось, что получится стекло одного состава, но когда отлили образ­цы, то оказалось, что в двух тиглях стекло темное, как и должно быть, а в двух других - белое. Варил стекло командированный на завод сотрудник менде­леевского института. Он же и обнаружил собственную ошибку: в два тигля вместо глинозема была всыпана окись цинка. В результате содержащаяся в шлаке сульфидная сера, обычно взаимодейст­вовавшая с окислами железа и марган­ца, на этот раз прореагировала с окисью цинка. Сульфид цинка и окрасил стекло в белый цвет.
Однако в повторных экспериментах белый шлакоситалл получился не сразу. Как уже упоминалось выше, состав шлака непостоянен, непостоянно и количество содержащейся в нем серы. Для того чтобы удержать в стекле нужное коли­чество серы (в виде ZnS), ради белого цвета, в шихту стали добавлять еще и черный уголь.
Когда был получен белый шлакоси­талл, из него попытались делать все подряд: плиты, трубы, раковины. Но вряд ли кому-нибудь приходилось встре­чать на прилавках магазинов такие изделия. Технология получения изделий сло­жного профиля из шлакоситалла оказа­лась дорогой и сложной. А листовой шла­коситалл получают обычными методами стеклоделия - непрерывным прокатом. Выпуск белого шлакоситалла был на­лажен в 1970 г. на заводе «Автостекло» в городе Константиновке. Панели и плиты из этого материала широко применяют при облицовке фасадов.
Этот материал нужен не только стро­ителям. В электротехнике используют шлакоситалловые изоляторы. На углеобогатительных фабриках Донбасса при­меняют шлакоситалловые конусы гидро­циклонов вместо аналогичных деталей из стали и чугуна, срок службы которых в несколько раз меньше. И все-таки главное - строительство.

Сигран              Так выглядит сигран - новый стеклокристаллический материал, созданный менделеевцами


По комплексу свойств и себестоимости шлакоситалл способен конкурировать с любыми строительными материалами. Сырьевые ресурсы для его производства практически безграничны. В недалеком будущем шлакоситалл мог бы стать чрезвычайно распространенным, едва ли не самым доступным строительным ма­териалом. Массовое его производство разумно приблизить к сырьевой базе - крупнейшим металлургическим пред­приятиям. В перспективе - создание практически безотходных ситаллургических комплексов. Но поскольку шлаки могут содержать тяжелые металлы, ну­жен обязательный контроль состава - чтобы правильно определить, где можно будет использовать шлакоситалл той или иной марки.


                                                                      НЕ ТОЛЬКО СИТАЛЛ
Год назад на кафедре стекла и ситаллов Московского химико-технологического института им. Д.И. Менделеева из до­менного шлака был получен еще один стеклокристаллический материал. Его назвали сигран - «синтетический гра­нит». В сигране, в отличие от ситалла, кристаллическая фаза представляет собой довольно крупные сферические об­разования диаметром от 2 до 15 мм (в ситалле - до 2 мкм). Эти кристаллы (сферолиты) и придают материалу внеш­нее сходство с гранитом.
Уже получены голубые, красные, зеленые, желтые сиграны. Производство сиграна организуется на Калужском стекольном заводе. Предполагается, что этот материал применят при отделке новых станций метро.
Так что и сигран скоро смогут увидеть многие.

                                             Ионченкова И. Стекло, ситаллы и шлак // Химия и Жизнь №11, 1981

 

Читайте так же Памяти К.Т. Бондарева

 

   

Приглашаем зарегистрироваться и оставить комментарии




Константиновский городской краеведческий музей Copyright © 2014
Все права защищены. Копирование материалов с указанием автора и активной ссылкой на сайт
Перепечатка материалов сайта без указания авторства строго воспрещается.