專利名稱：電解錳渣生產(chǎn)黑色玻璃裝飾材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黑色玻璃裝飾材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)黑色玻璃裝飾材 料的方法。
背景技術(shù)：
電解錳渣是工業(yè)生產(chǎn)電解錳過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。作為世界主要錳產(chǎn)品生產(chǎn)國，我 國工業(yè)生產(chǎn)電解錳過程所需的電解液主要是通過硫酸化合碳酸錳礦的方法制備，而在碳酸錳 礦化合過程中，不參與化合反應(yīng)的礦石組分以廢渣的形式排放至渣場堆存。 一般而言，每生 產(chǎn)1噸電解金屬錳平均產(chǎn)生7噸左右的電解錳渣。這些廢渣含水率達到40%左右，呈黑色粘 稠狀，其中含有的大量氨氮、硫酸鹽、重金屬錳離子等對渣場附近大氣、水源、土壤等造成
了極大的危害，已成為制約我國電解錳行業(yè)發(fā)展的絆腳石。下表為電解錳渣主要成分組成
成分 Si02A1203so3CaOFe203MnO燒失量
電解錳渣 30 40%10 20%10 25%5 10%5 15%'2 5%15 25%
我國電解錳渣資源化利用與電解錳行業(yè)的發(fā)展極不協(xié)調(diào)，電解錳渣的資源化利用幾乎為
空白?，F(xiàn)有關(guān)于電解錳渣資源化利用的方法尚處于研究階段。這些技術(shù)主要包括1)視電解 錳渣為工業(yè)廢石膏，將其用做普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)的原材料。該研究有一定的可行性，但在 普通硅酸鹽水泥工業(yè)中利用量有限；2)將電解錳渣用于生產(chǎn)特種建筑膠凝材料。這種利用方 式存在諸如原材料處理難度大、材料性能優(yōu)勢發(fā)揮不明顯等問題，限制了其資源化利用。
現(xiàn)有利用工業(yè)廢棄物制備黑色玻璃裝飾材料及其生產(chǎn)方法，例如申請?zhí)枮?0105342.2的 "黑色玻璃"、申請?zhí)枮?4115235.9的"利用尾礦石制造晶玉石裝飾材料"專利。前者是使 用1% 100%的提釩尾礦作為黑色著色劑及原料之一，該發(fā)明以提釩尾礦渣、石英砂、鋼渣、 硼泥為玻璃生產(chǎn)原料，經(jīng)1350 1510。C的高溫熔制后澆注成型得到母玻璃后退火得到黑色玻 璃，其主要缺點是原材料的種類多，達到4種，使得工業(yè)生產(chǎn)時生產(chǎn)工序較多；材料的熔制 溫度較高，達到1510'C，能耗高。后一件專利則提供了一種利用各種尾礦砂石為主要原料制 備微晶玻璃裝飾板材的方法。該方法的主要缺點是材料組分多達9種，且部分材料用量少， 摻加的精確性難以控制，不利于工業(yè)生產(chǎn)；發(fā)明針對性不強，難以適用于所有性能較優(yōu)的裝 飾材料的開發(fā)；材料的熔制溫度高，達到145(TC，能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有利用工業(yè)廢棄物制備黑色玻璃裝飾材料及其生產(chǎn)方法的不足之處，提供一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料及其制備方法，具有原料來源廣、原材料適應(yīng)性強、 玻璃熔制溫度低、電解錳渣利用率高、材料性能較優(yōu)等特點。
發(fā)明原理由于電解錳渣主要礦物組成一般滿足Ca0-Al203-Si02體系玻璃組分要求。此夕卜， 電解錳渣中含有硫酸鹽對玻璃熔體的熔融及澄清均有一定的促進作用?？梢岳靡陨咸攸c將 其用于黑色玻璃裝飾材料的生產(chǎn)。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是 一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的原料組分及其質(zhì)量百 分數(shù)為
電解錳渣 89 98.4%
碳酸鈉 0. 1 10%
木炭粉 0. 5 1. 5% 。
一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的制備方法，以電解錳渣、碳酸鈉、木炭粉為原料，混 合后在相對較低溫度下熔制成玻璃熔體，后經(jīng)成型和退火處理后自然冷卻得到黑色玻璃裝飾
材料成品，具體的方法步驟如下 (1)備料
按電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)為89 98. 4% : 0. 1 10% : 0. 5 1. 5%的比 例，備齊玻璃熔體的原材料，并將電解錳渣和碳酸鈉及木炭粉混合攪拌均勻，配制出玻璃熔 體的原料混合物。
(2) 熔體的熔制及澄清
第(1)步完成后，將第(1)步配制出的玻璃熔體的原料混合物放入熔窯中熔制，熔制 溫度為U50 125(TC、熔制及澄清時間為30 60分鐘，就熔制出了玻璃熔體。
(3) 熔體的成型及退火
第(2)步完成后，將第(2)步熔制出的玻璃熔體按普通玻璃成型方法成型后，在620 670。C下恒溫退火50 70分鐘，然后以15 25。C/分鐘的退火釋溫速度，將玻璃的溫度降至 270 320°C,再自然冷卻到室溫，就制備出了黑色玻璃裝飾材料。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果
1、 本發(fā)明材料的原材料種類少，只有3種。其中電解錳渣消納量大，最少也可以達到 89%，為工業(yè)廢棄物電解錳渣提供了資源化利用的途徑，是解決電解錳渣造成的環(huán)境污染問 題的有效方法之一；
2、 本發(fā)明方法中的玻璃熔體熔制的溫度低，最低熔制溫度為U5(TC，比現(xiàn)有玻璃裝飾 材料的熔制溫度約低30(TC左右，節(jié)能效果好；
3、 本發(fā)明利用原材料自身組成特點，制備出黑色玻璃裝飾材料，避免了額外向原材料中加入著色劑，減少了工序，簡化了配料過程，從而減少原材料，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生 產(chǎn)成本，有利于推廣應(yīng)用。
4、采用本發(fā)明方法制備出的黑色玻璃裝飾材料，其色澤如墨,-表面光潔如鏡，雅致美觀， 抗折強度達到50MPa，是理想的黑色玻璃裝飾材料。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于制造建筑物裝飾板材、家具和辦公用具的結(jié)構(gòu)及裝飾版面材料、藝 術(shù)品、日用器皿等黑色玻璃裝飾材料制品，并具有良好的裝飾效果。
具體實施例方式
下面將結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。
實施例1
一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的原料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
電解錳渣 91. 5%
碳酸鈉 8% 木炭粉 0.5% 。
一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的制備方法的具體步驟如下:-(1)備料
'按電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)之比為91. 5% : 8% : 0. 5%的比例，備齊玻璃 熔體的原材料，并將電解錳渣和碳酸鈉及木炭粉混合攪拌均勻，配制出玻璃熔體的原料混合 物。
(2) 熔體的熔制及澄清
第(1)步完成后，將第(1)步配制出的玻璃熔體的原料混合物放入熔窯中熔制，熔制 溫度為120(TC、熔制及澄清時間為45分鐘，就熔制出了玻璃熔體。
(3) 熔體的成型及退火
第(2)步完成后，將第(2)步熔制出的玻璃烙體按普通玻璃成型方法成型后，在620 'C下恒溫退火50分鐘，然后以15'C/分鐘的退火降溫速度將玻璃的溫度降至27(TC，再自然 冷卻到室溫，就制備出了黑色玻璃裝飾材料。
實施例2
一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的原料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
電解錳渣 98.4%
碳酸鈉 0.1% 木炭粉 1.5% 。一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的生產(chǎn)方法的具體步驟如下
(1) 備料
同實施例1，特征為電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)之比為98. 4% : 0.1% :
1. 5%。
(2) 熔體的熔制及澄清
同實施例l，特征為熔制溫度溫度為1250°C、熔制及澄清時間為30分鐘。
(3) 熔體的成型及退火
同實施例l，特征為退火溫度為65(TC,退火時間為60分鐘，退火降溫速度為加'C/ 分鐘，溫度降至32CTC。
實施例3
一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的原料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
電解錳渣 89%
碳酸鈉 10%
木炭粉 1% 。
一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的生產(chǎn)方法的具體步驟如下
(1) 備料
同實施例l，特征為電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)之比為89% : 10% : 1%。
(2) 熔體的熔制及澄清
同實施例l，特征為熔制溫度溫度為1150°C、熔制及澄清時間為60分鐘。
(3) 熔體的成型及退火
同實施例1，特征為退火溫度為67(TC，退火時間為70分鐘，退火降溫速度為25°C/ 分鐘，溫度降至300。C。
試驗結(jié)果
用實施例2制備出的玻璃裝飾材料進行抗折強度、顯微硬度、吸水率測試并對其表面裝 飾效果用普通相機進行拍照。其結(jié)果為抗折強度可以達到52MPa，顯微硬度為178.1MPa， 玻璃的吸水率小于0.01%，裝飾材料表面光潔，效果如圖l所示。
從試驗結(jié)果知本發(fā)明利用電解錳渣能制備出滿足一定性能要求的黑色玻璃裝飾材料。 且本發(fā)明達到了大量消納電解錳渣、簡單配料、玻璃熔體熔制溫度低、節(jié)能減排的效果。該 材料黑色均勻協(xié)調(diào)，表面有鏡面效果，且表面紋理自然美觀，是一種裝飾效果極佳的材料。
權(quán)利要求
1.一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料，其特征在于其原料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為電解錳渣 89～98.4％碳酸鈉0.1～10％木炭粉0.5～1.5％。
2. 按照權(quán)利要求1所述的電解錳渣黑色玻璃裝飾材料，其特征在于其原料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為-電解錳渣 91. 5%碳酸鈉 8%木炭粉 0.5% 。
3. 按照權(quán)利要求l所述的電解錳渣黑色玻璃裝飾材料，其特征在于其原料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為電解錳渣 98.4%碳酸鈉 0.1% 木炭粉 1.5% 。
4. 按照權(quán)利要求l所述的電解錳渣黑色玻璃裝飾材料，其特征在于其原料的組分及其質(zhì) 量百分數(shù)為電解錳渣 89% 碳酸鈉 10% 木炭粉 1% 。
5. —種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的制備方法，其特征在于具體的方法步驟如下 (1)備料按電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)之比為89 98. 4% : 0. 1 10% : 0. 5 1. 5%的 比例，備齊玻璃熔體的原材料，并將電解錳渣和碳酸鈉及木炭粉混合攪拌均勻； (2)熔體的熔制及澄清第(1)步完成后，將第(1)步配制出的玻璃熔體的原料混合物放入熔窯中熔制，熔制 溫度為U50 125(TC、熔制及澄清時間為30 60分鐘；(3)熔體的成型及退火第(2)步完成后，將第(2)步熔制出的玻璃熔體按普通玻璃成型方法成型后，在620 67(TC下恒溫退火50 70分鐘，然后以15 25。C/分鐘的退火降溫速度將玻璃的溫度降至 270 320°C，再自然冷卻到室溫。
6. 按照權(quán)利要求5所述的電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的制備方法，其特征在于具體的方 法步驟如下(1) 備料同權(quán)利要求5，特征為電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)之比為91. 5% : 8% :0. 5%;(2) 熔體的熔制及澄清同權(quán)利要求5，特征為熔制溫度為120(TC、熔制及澄清時間為45分鐘；(3) 熔體的成型及退火同權(quán)利要求5，特征為退火溫度為620°C，退火時間為50分鐘，退火降溫速度為15 'C/分鐘，溫度降至27(TC。
7. 按照權(quán)利要求5所述的電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的制備方法，其特征在于具體的方 法步驟如下-(1) 備料同權(quán)利要求5，特征為電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)之比為98. 4% : 0.1% :1. 5%;(2) 熔體的熔制及澄清同權(quán)利要求5，特征為熔制溫度溫度為1250°C、熔制及澄清時間為30分鐘；(3) 熔體的成型及退火同權(quán)利要求5，特征為退火溫度為650°C，退火時間為60分鐘，退火降溫速度為20 。C/分鐘，溫度降至320。C。
8. 按照權(quán)利要求5所述的電解錳渣黑色玻璃裝飾材料的制備方法，其特征在于具體的方 法步驟如下(1)備料同權(quán)利要求5，特征為電解錳渣碳酸鈉木炭粉的質(zhì)量百分數(shù)之比為89% : 10% : 1%;(2) 熔體的熔制及澄清同權(quán)利要求5，特征為熔制溫度溫度為115(TC、熔制及澄清時間為60分鐘；(3) 熔體的成型及退火同權(quán)利要求5，特征為退火溫度為670°C，退火時間為70分鐘，退火降溫速度為25 。C/分鐘，溫度降至300。C。
全文摘要
一種電解錳渣黑色玻璃裝飾材料及其制備方法，屬于黑色玻璃裝飾材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明材料的原料為電解錳渣和碳酸鈉及木炭粉；本發(fā)明方法以電解錳渣和碳酸鈉及木炭粉為原料，混合后熔制為玻璃熔體，后經(jīng)成型和退火過程處理后自然冷卻得成品。本發(fā)明材料的原料少，僅三種，且電解錳渣的消納量大，最少可達89％，是工業(yè)廢棄物資源化利用及解決其環(huán)境污染有效方法。本發(fā)明方法的工序少，熔制玻璃熔體的溫度比現(xiàn)有工藝低300℃左右，節(jié)能效果好，生產(chǎn)成本低，利于推廣應(yīng)用。采用本發(fā)明制備出的黑色玻璃裝飾材料的色澤如墨，光亮如鏡。因此采用本發(fā)明方法制備出的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用作建筑、家具和辦公用品、藝術(shù)品和日用器皿等黑色玻璃裝飾材料制品。
文檔編號C03C4/02GK101549956SQ20091010369
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者侯鵬坤, 軍 孫, 智 王, 范英儒, 蔣小花, 錢覺時, 韋迎春 申請人:重慶大學