專利名稱：：錳鐵渣微晶玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于微晶玻璃領(lǐng)域，涉及主晶相為硅灰石、透輝石和部分鈣長(zhǎng)石的礦渣微晶玻璃。特別涉及冶煉錳鐵的廢渣——錳鐵渣和廢碎玻璃作為主要原料生產(chǎn)微晶玻璃的
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：廢渣微晶玻璃是以各種冶金廢渣、工礦的尾砂和熱電廠的粉煤灰等為主要原料制備的微晶玻璃。微晶玻璃，又稱玻璃陶瓷，是綜合玻璃和陶瓷技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型材料，是微晶體和玻璃相均勻分布的材料，其理化性能集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優(yōu)點(diǎn)，如機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐熱、耐磨、抗氧化性能好、電性能優(yōu)良、膨脹系數(shù)可調(diào)、熱穩(wěn)定性好等，且優(yōu)于天然石材和陶瓷，可用于建筑幕墻及室內(nèi)高檔裝飾，還可做機(jī)械上的結(jié)構(gòu)材料，電子、電工上的絕緣材料，大規(guī)模集成電路的底板材料，微波爐耐熱系列器皿，化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等，是具有發(fā)展前途的21世紀(jì)的新型材料。因而廣泛用于電子、化工、軍事、航天、核工業(yè)和建筑等領(lǐng)域。因微晶玻璃可用礦石、工業(yè)尾礦、冶金礦渣、粉煤灰、煤矸石等作為主要生產(chǎn)原料，且生產(chǎn)過(guò)過(guò)程中無(wú)污染，產(chǎn)品本身無(wú)放射性污染，故又被稱為環(huán)保產(chǎn)品或綠色材料。到目前為止，在利用礦渣制造微晶玻璃在國(guó)內(nèi)己有大量研究。如重慶市硅酸鹽研究所用含鈦的爐渣制微晶制品(申請(qǐng)?zhí)枮?9105864.8的中國(guó)專利)，重慶建筑工程學(xué)院利用廢鉻渣制造出微晶玻璃建筑飾面板(ZL90106159.X),武漢理工大學(xué)利用黃磷爐渣、鉭鈮尾礦制造除了微晶玻璃制品(申請(qǐng)?zhí)枮?00610019268.5的中國(guó)專利)。然而對(duì)錳鐵渣為主要原料制備微晶玻璃的研究、投產(chǎn)未見(jiàn)報(bào)道。國(guó)內(nèi)這類工業(yè)廢渣量大，露天堆放，既占用了土地，還容易造成粉塵污染、泥石流、堵塞河道、污染水源和危害環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用工業(yè)廢棄物錳鐵渣為主要原料制備微晶玻璃及其制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是用錳鐵渣和廢碎玻玻璃以及其4它配合料為原料，其質(zhì)量百分配比為:冶煉錳鐵廢渣廢碎玻璃粉料配合料305010302040其中錳鐵渣的主要組成的質(zhì)量百分比組成如下表l:表1錳鐵渣的化學(xué)組成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>所述IL為燒失量。燒失量就是灼燒損失。在玻璃熔制時(shí)會(huì)跑掉的部分，包括結(jié)構(gòu)水、分解出的少量氣體或一些可燃物等，一般用IL表示。廢碎玻璃的主要組成的質(zhì)量百分比組成如下表2:表2廢碎玻璃的化學(xué)組成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>其中，所述的配合料為如下品種原料和質(zhì)量百分組成長(zhǎng)石15硅石5090白云石18方解石530純堿115其制備工藝步驟為1)原料粉碎將用于生產(chǎn)微晶玻璃的錳鐵渣、廢碎玻璃分別進(jìn)行粉碎將錳鐵廢渣錘式粉碎過(guò)40目篩，廢碎玻璃錘碎過(guò)20目篩，并進(jìn)行檢驗(yàn)化學(xué)成分。2)配料根據(jù)錳鐵渣、廢碎玻璃化學(xué)組成分析，對(duì)產(chǎn)品的要求，按質(zhì)量百分比配料。3)混合將錳鐵渣、廢碎玻璃和配合料采用機(jī)械混合機(jī)混合均勻。4)熔制加料溫度1200°C,熔制溫度1450°C，保溫2小時(shí)。將均勻無(wú)氣泡的熔體倒于鋼模中成型，然后移到退火爐中57(TC退火后隨爐溫自然冷卻；5)差熱分析根據(jù)差熱曲線確定不同樣品的核化、晶化溫度。6)核化晶化在720"C核化，保溫2小時(shí)，在92095(TC晶化，保溫2小時(shí)，然后隨爐溫自然冷卻成半成品。7)冷加工經(jīng)過(guò)切割、研磨和磨拋光后成為成品。錳鐵渣微晶玻璃的主要成分及質(zhì)量百分比組成如下表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>所述廢渣微晶玻璃的主晶相為硅灰石、透輝石和部分鈣長(zhǎng)石。所制備的微晶玻璃具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其平均抗折強(qiáng)度高于70MPa，平均顯微硬度大于800Kgf/mm2。用表面失重法測(cè)得的水解等級(jí)為I級(jí)(失重率〈0.35mg/100cm2).本發(fā)明突出的特點(diǎn)是以錳鐵渣及碎玻璃為主要原料采用熔融法來(lái)制備微晶玻璃，以碎玻璃作為微晶玻璃的一種原料可以降低玻璃的熔制溫度，有效節(jié)約能源。本發(fā)明中冶煉廢渣和碎玻璃的總含量達(dá)到70%左右，充分利用了工業(yè)廢棄物，并且有效的降低了原料費(fèi)用。本發(fā)明的微晶玻璃具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、耐腐蝕性能好、耐磨等優(yōu)良性能，產(chǎn)品可制成各類管材、板材，可廣泛應(yīng)用于建筑上的耐磨耐腐蝕材料或建筑裝飾材料。以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖1是本發(fā)明工藝流程示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例l原料配方見(jiàn)表4，原料化學(xué)組成見(jiàn)表5，計(jì)算的微晶玻璃化學(xué)組成見(jiàn)表6。表4實(shí)施例1的原料配方(kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表5各種原料質(zhì)量百分組成<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>3.顯微硬度測(cè)定用HXD-1000數(shù)字顯微硬度測(cè)試儀測(cè)定樣品的硬度，每個(gè)樣品測(cè)三個(gè)點(diǎn)，用平均值表示其顯微硬度。共測(cè)三個(gè)樣品，最后計(jì)算三個(gè)樣品的顯微硬度的平均值。4.耐水性能測(cè)試采用粉末浸泡失重法進(jìn)行測(cè)定(DTN12116)。將樣品粉碎，取40目下、60目上微晶玻璃粉2克，于50ml容量瓶中，加水至刻度，在98士0.5。C溫度下保溫60分鐘。測(cè)定其100112的失重率(mg/100cm2)。測(cè)試結(jié)果1.樣品外觀質(zhì)量顏色為淡紫褐色。表面致密，無(wú)氣孔等缺陷。拋光后表面光亮。2.樣品的主晶相硅灰石、透輝石及其固溶體等[CaSi03、CaMg(Si03)2Ca(Mg，Al)(Si,Al)206和Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)等]。3:機(jī)械性能平均抗折強(qiáng)度103.2MPa,平均顯微硬度1012.2kgf/mm2。4:耐水解等級(jí)l級(jí)，失重率為0.217mg/100cm2。實(shí)施例2實(shí)施例2的原料配方見(jiàn)表7，原料化學(xué)組成見(jiàn)表5，由之計(jì)算的微晶玻璃化學(xué)組成見(jiàn)表8.表7實(shí)施例2的原料配方(kg)原料錳鐵渣廢碎玻璃硅石長(zhǎng)石方解石白云石純堿螢石芒硝402029.21.89.53.52.633表8實(shí)施例2的微晶玻璃成分表(質(zhì)量百分比)組成Si02Fe203A1203CaOMgOMn02Na2054.120.283.6623.37.9.373.525.68制備工藝原料粉碎、混合、熔制、成型、退火與樣品加工同實(shí)施例1晶化處理核化溫度720。C，保溫兩小時(shí)，晶化溫度920。C，保溫兩小時(shí)，然后隨爐溫自然冷卻至室溫。性能測(cè)試方法同實(shí)施例l。測(cè)試結(jié)果1.樣品外觀質(zhì)量顏色為淡紫褐色，比實(shí)施例l略淡。表面致密，無(wú)氣孔等缺陷。拋光后表面光亮。2.樣品的主晶相硅灰石、鈣黃長(zhǎng)石、透輝石及其固溶體等[CaSi03、CaMg(Si03)2、Ca(Mg,Fe)Si206、Ca(Mg,Al)(Si,Al)206、CaAl2Si208和Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)等]。3:機(jī)械性能平均抗折強(qiáng)度85.2MPa,平均顯微硬度884.6kgf/mm2。4:耐水解等級(jí)l級(jí),失重率為0.328mg/100cm2。9權(quán)利要求1、錳鐵渣微晶玻璃，其主要成分及質(zhì)量百分比組成如下SiO250.0～57.0Fe2O30.1～1.0Al2O33.0～5.0CaO20.0～26.0MgO8.0～11.0MnO23.2～5.0Na2O4.0～7.0主晶相為硅灰石、透輝石和部分鈣長(zhǎng)石；所制備的微晶玻璃具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，其平均抗折強(qiáng)度高于70MPa，平均顯微硬度大于800Kgf/mm2；用表面失重法測(cè)得的水解等級(jí)為I級(jí)，其失重率＜0.3mg/100cm2。2、如權(quán)利要求1所述的錳鐵渣微晶玻璃的制備方法，其特征在于原料品種及質(zhì)量百分配比為-錳鐵渣3050廢碎玻璃1030粉料配合料2040其中粉料配合料為如下品種質(zhì)量百分組成長(zhǎng)石15硅石5090白云石18方解石530純堿115其制備工藝步驟為1)原料處理將用于生產(chǎn)微晶玻璃的錳鐵渣、廢碎玻璃分別進(jìn)行粉碎和篩分處理；將錳鐵廢渣粉碎過(guò)40目篩，廢碎玻璃錘碎過(guò)20目篩；2)配料根據(jù)錳鐵渣、廢碎玻璃化學(xué)組成分析和確定的玻璃組成，按質(zhì)量百分比配料；3)混合將錳鐵渣、廢碎玻璃和粉料配合料采用機(jī)械混合機(jī)混合均勻；4)熔制加料溫度1200°C，熔制溫度1450°C，保溫2小時(shí)；將均勻無(wú)氣泡的熔體倒于鋼板上成型，迅速轉(zhuǎn)移到退火爐中57(TC退火，然后隨爐溫自然冷卻；5)差熱分析根據(jù)差熱曲線確定不同樣品的核化、晶化溫度；6)核化晶化在720。C核化，保溫2小時(shí)，在95(TC晶化，保溫2小時(shí)，然后隨爐溫自然冷卻成半成品；7)冷加工經(jīng)過(guò)打磨拋光后成為成品。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳鐵渣微晶玻璃的制備方法，其特征在于錳鐵渣的主要組成的質(zhì)量百分比為Si0215.035.0Fe2030.11.0A12032.010,0CaO20.045.0MgO10.025.0Mn025.010.0IE1.05.0所述IL為燒失量。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳鐵渣微晶玻璃的制備方法，其特征在于廢碎玻璃的主要組成的質(zhì)量百分比為Si0250.080.0Fe2030.10.4A12031.04.0CaO3.010.0MgO2.07.0Na2010.020.0。全文摘要錳鐵渣微晶玻璃及其制備方法。是用錳鐵渣(30～50％)、廢碎玻璃(10～30％)粉料配合料(20～40％)，經(jīng)原料粉碎、配料、混合、熔制、成型、退火、核化晶化、冷加工而成。產(chǎn)品主要成分為SiO<sub>2</sub>(50～57％)，F(xiàn)e<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(0.1～1.0％)，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(3～5％)，CaO(20～26％)，MgO(8～11％)，MnO<sub>2</sub>(3.2～5.0％)，Na<sub>2</sub>O(4～7％)。發(fā)明充分利用了工業(yè)廢棄物，并且有效的降低了原料費(fèi)用，產(chǎn)品具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、耐腐蝕性能好、耐磨等優(yōu)良性能，產(chǎn)品可制成各類管材、板材，可廣泛應(yīng)用于建筑上的耐磨耐腐蝕材料或建筑裝飾材料。文檔編號(hào)C03C10/00GK101648774SQ200910187259公開(kāi)日2010年2月17日申請(qǐng)日期2009年9月4日優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日發(fā)明者潔周,李長(zhǎng)敏,王志強(qiáng),高金睿申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)