專利名稱：流紋微晶玻璃復合板的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微晶玻璃復合板的制備方法，特別是涉及一種具有流紋紋理的建筑裝飾用微晶玻璃復合板的制備方法。
背景技術：
微晶玻璃具有結構致密、機械強度高、耐磨、耐腐蝕、抗風化能力強等優(yōu)良理化性質，同時具有光澤亮麗的裝飾效果，可作為高檔建筑裝飾材料。
利用固體廢物制備建筑裝飾用微晶玻璃，既可消除固體廢物的環(huán)境污染，又可擴大微晶玻璃的原料范圍，降低生產成本，實現(xiàn)廢物資源化。然而，利用固體廢物制備的微晶玻璃，其產品顏色偏深，無法制備淺色顏色系列的微晶玻璃，且產品色澤不易靈活調控；此外，產品表面難以生成紋理。因此，在利用固體廢物制備微晶玻璃時，一個重要的工作就是要通過工藝創(chuàng)新，制備出具有紋理的、色澤可調的微晶玻璃，從而改善產品的裝飾效果，提高產品的裝飾品位。

發(fā)明內容
針對以固體廢物作為主要原料制備的全微晶玻璃板的產品顏色難以調控、紋理難以顯現(xiàn)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種成本低、裝飾效果好的流紋微晶玻璃復合板的制備方法。
本發(fā)明所述的“流紋紋理”系指微晶玻璃復合板表層表面經打磨拋光后能顯現(xiàn)出類似流紋巖紋理的圖案形貌。
本發(fā)明所述的“流紋微晶玻璃復合板”系指該微晶玻璃復合板的表層由具有流紋紋理的微晶玻璃構成，且其表面作為裝飾面；而它的基層由以固體廢物為主要原料制得的微晶玻璃構成；表層和基層被燒結在一起，構成表層表面具有流紋紋理的微晶玻璃復合板。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是流紋微晶玻璃復合板的制備方法，利用常規(guī)原料熔制出兩種以上的不同顏色的玻璃液，互相匯合后制得非均勻玻璃混合液，再成型為具有流紋的表層母玻璃板；同時，利用固體廢物(如煅燒污泥、粉煤灰或煤矸石等)作為主要原料制備基層母玻璃板；最后，將表層母玻璃板疊于基層母玻璃板上，進入窯爐，經熱處理后實現(xiàn)兩層母玻璃板之間的燒結，并同時實現(xiàn)兩層母玻璃板的核化和晶化，制得流紋微晶玻璃復合板。
其特征在于包括如下步驟1)表層母玻璃板的制備根據2-9種不同顏色的玻璃配方，分別稱量配制2-9種顏色的配合料，再分別投入玻璃熔窯中，熔化成2-9種不同顏色的玻璃液；隨后將1-8種不同顏色的玻璃液導入另一種顏色的玻璃液中，將不同顏色的玻璃液進行非均勻混合操作，形成不同顏色的玻璃液間的非均勻混合狀態(tài)，制得非均勻玻璃混合液；最后將非均勻玻璃混合液通過常規(guī)的壓延法或澆注法或壓制法成型為流紋母玻璃板；2)基層母玻璃板的制備根據以固體廢物為主要原料設計的配方，稱量所需原料，混合均勻后投料至玻璃熔窯中，熔化成玻璃液；通過常規(guī)的壓延法或澆注法或壓制法成型為基層母玻璃板；3)熱處理將由步驟1)制得的表層母玻璃板放置在由步驟2)制得的基層母玻璃板上面，再進入隧道窯或梭式窯或抽屜窯或輥道窯或臺車爐，于650-800℃下保溫核化30-90min，再升溫至900-1050℃，保溫晶化60-180min，再降溫至500-700℃，保溫退火60-180min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復合板的原板；(注在此熱處理過程中同時實現(xiàn)了表層母玻璃板和基層母玻璃板之間的燒結)4)打磨拋光將微晶玻璃復合板原板進行切割、打磨、拋光，制得流紋微晶玻璃復合板成品。
步驟2)中所述的固體廢物中的一種為煅燒污泥。以煅燒污泥為主要原料設計的配方包括煅燒污泥、石灰石和白云石，各原料所占重量份數(shù)為煅燒污泥45-80份，石灰石12-30份，白云石8-25份，石膏0-10份，三氧化二銻0-1份，各原料重量份數(shù)之和為100份；所述的煅燒污泥是將污水處理廠排放的濕污泥烘干，再進入窯爐中于800-1100℃下煅燒1-3小時，冷卻碾碎后獲得。
本發(fā)明的技術關鍵是步驟1)、步驟3)和步驟2)，將不同顏色的玻璃液進行非均勻混合操作，形成非均勻玻璃混合液，再成型為具有流紋的表層母玻璃板，最后將該表層母玻璃板疊于由固體廢物制備的基層母玻璃板上，經熱處理后，兩層母玻璃板燒結一體，并被核化和晶化，轉化為流紋微晶玻璃復合板。
步驟1)中所述的非均勻玻璃混合液是指將不同顏色的玻璃液按任意用量比例匯合在一起，但未完全混合成均勻相，其混合的非均勻程度應視紋理需要而定。實現(xiàn)不同顏色的玻璃液間的非均勻混合的理論依據是，玻璃液是一種高粘度的液體，不同顏色的玻璃液互相匯合后，難以通過液相擴散過程實現(xiàn)相互混合，因此，當攪拌不同顏色的玻璃匯合液時，各顏色的玻璃液將達到一定程度上的混合；或當不攪拌不同顏色的玻璃匯合液時，各顏色玻璃液將保持各自的聚集相，混合程度很低。通過控制不同顏色的玻璃液間的混合均勻程度，可制備出不同風格的流紋微晶玻璃復合板，具體操作方式為，①將1-8種不同顏色的玻璃液導入熔制另一種顏色的玻璃液的熔窯的供料道靠近熔窯冷卻部一端，在熔窯供料道中設置攪拌設備，以不快于20r/min的速度對玻璃匯合液進行攪拌，使不同顏色的玻璃液達到一定程度上的混合，就能制得細膩的紊亂型流紋微晶玻璃復合板；或②將1-8種不同顏色的玻璃液導入熔制另一種顏色的玻璃液的熔窯的供料道靠近熔窯冷卻部一端，在熔窯供料道中不設攪拌設備，僅借助玻璃液在供料道中的粘性流動過程，可實現(xiàn)不同顏色的玻璃液間的部分混合，就能制得粗獷的紊亂型流紋微晶玻璃復合板；或③將1-8種不同顏色的玻璃液導入熔制另一種顏色的玻璃液的熔窯的供料道靠近出料口一端，不同顏色的玻璃匯合液在經出料口流出時互相匯合，不同顏色的玻璃液間混合程度極低，就能生成流線型流紋微晶玻璃復合板。
步驟1)中所述的表層母玻璃板的厚度為3-12mm；步驟2)所述中的基層母玻璃板的厚度為8-12mm；經步驟3)的熱處理和步驟4)的打磨拋光后，最終微晶玻璃復合板產品的厚度為12-21mm。
本發(fā)明的特點如下(1)能在產品表面生成流紋紋理，形成類似天然流紋巖的紋理形貌，如行云流水般富有動感，產生獨特的裝飾效果，豐富了微晶玻璃的紋理形貌種類；(2)將固體廢物作為主要原料大量用于制備流紋微晶玻璃復合板的基板，既可實現(xiàn)廢物資源化，又可降低微晶玻璃的原料成本，還可消除廢物的環(huán)境污染，具有深遠的資源和環(huán)保意義；(3)以固體廢物為主要原料制得的純微晶玻璃板的顏色偏深、紋理不明顯，裝飾效果不佳；而本發(fā)明將裝飾效果不佳的固體廢物微晶玻璃作為基板，在其上面復合一層裝飾效果美觀、獨特的流紋紋理微晶玻璃，既能使微晶玻璃復合板最終產品產生較佳的裝飾效果，又可充分利用固體廢物資源，從而拓展了建筑裝飾用微晶玻璃的原料范圍。
(4)流紋的形成是在可控條件自然生成，故各單塊流紋微晶玻璃復合板的表面流紋紋理各不相同，可形成自然、活潑的裝飾效果；(5)當生產工藝參數(shù)確定后，盡管自然生成的流紋紋理形態(tài)變化多端，但各單塊流紋微晶玻璃板的紋理風格相近、顏色組配近乎一致，故將本發(fā)明的產品用于大面積鋪貼時，可獲得很好的裝飾整體感，由此可克服天然流紋巖大面積裝飾后整體感差的不足。
本發(fā)明與現(xiàn)有的微晶玻璃復合板相比的區(qū)別在于(1)顆粒燒結法微晶玻璃與陶瓷基板的復合，其生產工藝是將玻璃顆粒料鋪布在陶瓷生坯或素坯上，經燒結、晶化熱處理后制得微晶玻璃-陶瓷復合板，產品結構為微晶玻璃與陶瓷間的復合，產品表面裝飾面顯現(xiàn)為玻璃顆粒料燒結、晶化所生成的顆粒狀紋理；而本發(fā)明在生產工藝、產品結構及產品表面紋理等方面與它們不同，具體表現(xiàn)為，獲得的產品結構為微晶玻璃與微晶玻璃相復合，其表面裝飾面顯現(xiàn)為流紋紋理；(2)顆粒燒結法微晶玻璃與微晶玻璃基板的復合，其生產工藝是將玻璃顆粒料鋪布在母玻璃板上，經燒結、晶化熱處理后制得微晶玻璃-微晶玻璃復合板，其產品表面裝飾面顯現(xiàn)為玻璃顆粒燒結、晶化所形成的顆粒狀紋理；而本發(fā)明的生產工藝與它們不同，獲得的產品表面裝飾面也不同，顯現(xiàn)為流紋紋理；(3)中國專利ZL02100291.6介紹了一種微晶玻璃復合板的制備工藝，具體為，將玻璃板層疊在一起，在900-1200℃的溫度下，使玻璃晶化，整個晶化周期為16-20小時，得到層狀微晶玻璃復合板材。由于其產品是由完整的玻璃板晶化而成，產品表面裝飾面難以生成紋理，僅能形成暗花；而本發(fā)明的微晶玻璃復合板的表層部分的生產工藝與它們不同，獲得的產品表面裝飾面也不同，顯現(xiàn)為流紋紋理。


圖1是本發(fā)明生產工藝流程示意圖(*注供料道中可設或不設攪拌設備；虛線為非必要流程)圖2(a)是本發(fā)明制備的典型樣品的橫截面照片圖2(b)是本發(fā)明制備的典型樣品的表層裝飾面照片具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，以下結合圖1和實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1如圖1所示，流紋微晶玻璃復合板的制備方法，包括如下步驟(1)表層母玻璃板的制備分別稱量配制綠色、黃色和白色玻璃的配合料(A、B、C色玻璃配合料)，其中綠色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為56.0％SiO2、9.0％Al2O3、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.3％TFe2O3、0.7％Cr2O3、4.0％ZrO2，黃色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為56.0％SiO2、8.0％Al2O3、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.8％TFe2O3、4.0％ZrO2、1.2％MnO2，白色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為56.0％SiO2、9.0％Al2O3、21.7％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.3％TFe2O3、4.0％ZrO2，再將三種顏色的玻璃配合料分別投入三臺玻璃熔窯中，于1500℃保溫120min，再降溫至1400℃下保溫60min，熔化成三種不同顏色的玻璃液。再將綠色玻璃液和黃色玻璃液導入熔制白色玻璃的熔窯的供料道靠近熔窯冷卻部一端(綠色玻璃液、黃色玻璃液與白色玻璃液間的用量比例為1∶1∶3)，供料道中不設攪拌設備，僅借助玻璃匯合液在供料道中的粘性流動過程，使三種不同顏色的玻璃液部分混合，生成混合程度較低的非均勻玻璃混合液。采用常規(guī)澆注法工藝，將非均勻玻璃混合液澆注到耐火模具中，在620℃下保溫退火60min，制得流紋母玻璃板。
(2)基層母玻璃板的制備以城市污水處理廠排放的污泥經1000℃煅燒后獲得的煅燒污泥為主要原料，具體配方為65.0％煅燒污泥、18.0％石灰石、16.0％白云石、1.0％三氧化二銻；配合料的化學成分的理論值為44.51％SiO2、11.48％Al2O3、23.15％CaO、5.53％MgO、1.67％K2O、0.74％Na2O、1.16％Sb2O3、5.38％Fe2O3、0.73％TiO2、2.98％P2O5、2.41％SO2、其它0.26％。根據配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉150min，再降溫至1400℃下保溫60min。玻璃液澆注到耐火模具中，在620℃下保溫退火60min，冷卻后制得基層母玻璃板。
(3)熱處理將由步驟(1)制得的表層母玻璃板疊于由步驟(2)制得的基層母玻璃板上，進入臺車爐，于740℃下保溫核化60min，再升溫至1000℃，保溫晶化150min，再降溫至620℃，保溫退火120min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復合板的原板。
(4)將微晶玻璃復合板原板進行切割、打磨、拋光，制得表面具有由綠色和黃色與白色組合的粗獷的紊亂型流紋微晶玻璃復合板。典型樣品的實物照片如圖2(a)、圖2(b)所示。
實施例2如圖1所示，流紋微晶玻璃復合板的制備方法，包括如下步驟(1)表層母玻璃板的制備分別稱量配制紅色、綠色和黃色玻璃的配合料(A、B、C色玻璃配合料)，其中紅色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為55.0％SiO2、7.0％Al2O3、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.4％TFe2O3、4.0％ZrO2、1.2％MnO2、1.6％CdS、0.8％Se，綠色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為56.0％SiO2、9.0％Al2O3、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.3％TFe2O3、0.7％Cr2O3、4.0％ZrO2，黃色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為56.0％SiO2、8.0％Al2O3、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.8％TFe2O3、4.0％ZrO2、1.2％MnO2。將三種顏色的玻璃配合料分別投入三臺玻璃熔窯中，于1500℃保溫120min，再降溫至1400℃下保溫60min，熔化成三種不同顏色的玻璃液。再將綠色和紅色玻璃液導入熔制黃色玻璃的熔窯的供料道靠近熔窯冷卻部一端(綠色玻璃液、經色玻璃液與黃色玻璃液間的用量比例為1∶1∶1)，供料道中設置攪拌設備，以10r/min的速度對玻璃匯合液進行攪拌，使三種不同顏色的玻璃液達到一定程度上的混合，生成混合程度較高的非均勻玻璃混合液。采用常規(guī)澆注法工藝，將非均勻玻璃混合液澆注到耐火模具中，在650℃下保溫退火60min，制得流紋母玻璃板。
(2)基層母玻璃板的制備以粉煤灰為主要原料，具體配方為45.0％粉煤灰、14.0％石英砂、23.5％石灰石、10.0％白云石、5％純堿、2.0％二氧化鈦、0.5％三氧化二銻；配合料的化學成分的理論值為46.39％SiO2、15.53％Al2O3、23.23％CaO、2.65％MgO、0.72％K2O、3.78％Na2O、0.60％Sb2O3、4.44％Fe2O3、2.45％TiO2、其它0.21％。根據配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉120min，再降溫至1400℃下保溫60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液澆注到耐火模具中，在650℃下保溫退火60min，冷卻后制得基層母玻璃板。
(3)熱處理將由步驟(1)制得的表層母玻璃板疊于由步驟(2)制得的基層母玻璃板上，進入臺車爐，于770℃下保溫核化60min，再升溫至1000℃，保溫晶化150min，再降溫至650℃，保溫退火120min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復合板的原板。
(4)將微晶玻璃復合板原板進行切割、打磨、拋光，制得表面具有由綠色和紅色與黃色組合的細膩的紊亂型流紋微晶玻璃復合板。
實施例3如圖1所示，流紋微晶玻璃復合板的制備方法，包括如下步驟(1)表層母玻璃板的制備分別稱量配制綠色和黃色玻璃的配合料(A、B色玻璃配合料)，其中綠色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為56.0％SiO2、9.0％Al2O3、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.3％TFe2O3、0.7％Cr2O3、4.0％ZrO2，黃色玻璃配合料的主要化學成分的質量百分比為56.0％SiO2、8.0％Al2O3、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K2O、4.5％Na2O、0.5％Sb2O3、0.8％TFe2O3、4.0％ZrO2、1.2％MnO2。再將兩種顏色的玻璃配合料分別投入兩臺玻璃熔窯中，于1500℃保溫120min，再降溫至1400℃下保溫60min，熔化成兩種不同顏色的玻璃液。將黃色玻璃液導入熔制綠色玻璃的熔窯的供料道靠近熔窯出料口一端(黃色玻璃液與綠色玻璃液間的用量比例為1∶2)，黃、綠兩種玻璃液在經出料口流出時互相匯合，生成混合程度極低的非均勻玻璃混合液。采用常規(guī)壓延法工藝，將非均勻玻璃混合液壓延成型，再在640℃下保溫退火60min，制得流紋母玻璃板。
(2)基層母玻璃板的制備以煤矸石為主要原料，具體配方為55.0％煤矸石、5.0％石英砂、23.5％石灰石、9.0％白云石、5％純堿、1.5％二氧化鈦、0.5％三氧化二鉻、0.5％三氧化二銻；配合料的化學成分的理論值為47.31％SiO2、14.00％Al2O3、21.28％CaO、3.18％MgO、1.16％K2O、3.93％Na2O、0.65％Sb2O3、4.99％Fe2O3、2.57％TiO2、0.66％Cr2O3、其它0.27％。根據配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉120min，再降溫至1400℃下保溫60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液澆注到耐火模具中，在640℃下保溫退火60min，冷卻后制得基層母玻璃板。
(3)熱處理將由步驟(1)制得的表層母玻璃板疊于由步驟(2)制得的基層母玻璃板上，進入臺車爐，于750℃下保溫核化60min，再升溫至1000℃，保溫晶化150min，再降溫至640℃，保溫退火120min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復合板的原板。
(4)將微晶玻璃復合板原板進行切割、打磨、拋光，制得表面具有由綠色與黃色組合的流線型流紋微晶玻璃復合板。
權利要求
1.流紋微晶玻璃復合板的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)表層母玻璃板的制備根據2-9種不同顏色的玻璃配方，分別稱量配制2-9種顏色的配合料，再分別投入玻璃熔窯中，熔化成2-9種不同顏色的玻璃液；隨后將1-8種不同顏色的玻璃液導入另一種顏色的玻璃液中，將不同顏色的玻璃液進行非均勻混合操作，形成不同顏色的玻璃液間的非均勻混合狀態(tài)，制得非均勻玻璃混合液；最后將非均勻玻璃混合液通過常規(guī)的壓延法或澆注法或壓制法成型為流紋母玻璃板；2)基層母玻璃板的制備根據以固體廢物為主要原料設計的配方，稱量所需原料，混合均勻后投料至玻璃熔窯中，熔化成玻璃液；通過常規(guī)的壓延法或澆注法或壓制法成型為基層母玻璃板；3)熱處理將由步驟1)制得的表層母玻璃板放置在由步驟2)制得的基層母玻璃板上面，再進入隧道窯或梭式窯或抽屜窯或輥道窯或臺車爐，于650-800℃下保溫30-90min，再升溫至900-1050℃，保溫60-180min，再降溫至500-700℃，保溫60-180min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復合板的原板；4)打磨拋光將微晶玻璃復合板原板進行切割、打磨、拋光，制得流紋微晶玻璃復合板成品。
2.根據權利要求1所述的流紋微晶玻璃復合板的制備方法，其特征在于所述的固體廢物為煅燒污泥、粉煤灰或煤矸石。
3.根據權利要求1所述的流紋微晶玻璃復合板的制備方法，其特征在于所述的步驟2)中將不同顏色的玻璃液進行非均勻混合操作為將1-8種不同顏色的玻璃液導入熔制另一種顏色的玻璃液的熔窯的供料道靠近熔窯冷卻部一端，在熔窯供料道中設置攪拌設備，以不快于20r/min的速度對玻璃匯合液進行攪拌，生成在一定程度上混合的非均勻玻璃混合液。
4.根據權利要求1所述的流紋微晶玻璃復合板的制備方法，其特征在于所述的步驟2)中將不同顏色的玻璃液進行非均勻混合操作為將1-8種不同顏色的玻璃液導入熔制另一種顏色的玻璃液的熔窯的供料道靠近熔窯冷卻部一端，借助玻璃液在供料道中的粘性流動過程，生成部分混合的非均勻玻璃混合液。
5.根據權利要求1所述的流紋微晶玻璃復合板的制備方法，其特征在于所述的步驟2)中將不同顏色的玻璃液進行非均勻混合操作為將1-8種不同顏色的玻璃液導入熔制另一種顏色的玻璃液的熔窯的供料道靠近出料口一端，不同顏色的玻璃液在經出料口流出時互相匯合，生成混合程度極低的非均勻玻璃混合液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微晶玻璃復合板的制備方法。流紋微晶玻璃復合板的制備方法，首先，利用常規(guī)原料熔制出兩種以上的不同顏色的玻璃液，互相匯合后制得非均勻玻璃混合液，再成型為具有流紋的表層母玻璃板；同時，利用固體廢物(如煅燒污泥、粉煤灰或煤矸石)作為主要原料制備基層母玻璃板；最后，將表層母玻璃板疊于基層母玻璃板上，進入窯爐，經熱處理后實現(xiàn)兩層母玻璃板之間的燒結，并同時實現(xiàn)復合板的核化和晶化，轉化為微晶玻璃復合板。本發(fā)明制得微晶玻璃復合板的表層表面具有流紋紋理，可使產品裝飾面紋理優(yōu)美、裝飾效果獨特；該復合板基層由固體廢物作為主要原料制備，可實現(xiàn)廢物資源化，產生巨大的資源和環(huán)保效益。
文檔編號C03B32/00GK1807299SQ20061001831
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權日2006年1月25日
發(fā)明者周俊, 王焰新 申請人:中國地質大學(武漢)