The possibilities of using waste materials of cement industry and mineral industry for the production of glass and glass-ceramic. Part 1 – Glass-ceramic materials based on cement kiln dust waste and perlite

W artykule omówiono możliwości uzyskania materiałów szklano-krystalicznych na bazie odpadowego pyłu cementowego i perlitu. Biorąc pod uwagę ich skład chemiczny, zaprojektowano materiały z układu SiO2-CaO-MgO-Al2O3, uzupełnieniając skład surowcowy o dodatkowy surowiec pochodzenia mineralnego będący źródłem MgO. Zaprezentowano ich składy chemiczne i warunki obróbki termicznej. Materiały szklano-krystaliczne otrzymywano prowadząc kontrolowaną krystalizację szkieł w zakresie temperatury 950–1050°C bez stosowania dodatkowych nukleatorów krystalizacji oraz z ich udziałem w postaci tlenków Cr2O3, Fe2O3 i TiO2. Analiza składu fazowego XRD w pełni potwierdziła szklano-krystaliczny charakter uzyskanych materiałów. Wyniki badań pokazały, że głównymi fazami krystalicznymi analizowanych materiałów po ich obróbce w temperaturze 1000–1050°C i w czasie 180–300 minut są: diopsyd, anortyt i wolastonit, a ich udział zależy od składu wyjściowego. Opracowane w warunkach laboratoryjnych materiały szklano-krystaliczne na bazie pyłu cementowego i perlitu wykazują zdecydowanie większą twardość aniżeli szkło, z którego powstały w wyniku obróbki termicznej. Odznaczają się te materiały równomierną, krystaliczną strukturą i zróżnicowaną kolorystyką, mogą więc znaleźć różnorakie zastosowanie, np. jako materiały okładzinowe – ścienne i podłogowe, do wyrobu różnego rodzaju blatów, płyt itp.The paper discusses the possibility of obtaining a glass-crystalline materials based on cement kiln dust waste and perlite. Considering their chemical composition, SiO2-CaO-MgO-Al2O3 based materials were designed, supplementing raw material composition by additional mineral component containing MgO. Their chemical compositions and thermal treatment conditions were presented. Glass-ceramic materials were prepared by the controlled crystallization of glass in the temperature range of 950–1050˚C without applying additional nucleating agent of crystallization and their involvement in the form of oxides Cr2O3, Fe2O3 and TiO2. XRD analysis of the phase composition fully confirmed the glass-crystalline nature of the obtained materials. They showed that the major crystalline phases of the analysed material after heat treatment at a temperature of 1000–1050°C and at the time of 180–300 minutes are diopside, anorthite and wollastonite, and their contribution depends on the composition of the starting material. Developed in the laboratory conditions glass-ceramic materials based on cement kiln dust and perlite have much greater hardness than the glass from which they originated as a result of thermal treatment. They are characterized by a uniform crystalline structure and diversified colour schemes. These materials may find various application, for example as wall and floor cladding materials, variety of countertops, slabs, etc