專利名稱：黑色微晶玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。涉及的是一種建筑裝飾材料及其制備方法，特別涉及的是一種黑色微晶玻璃以及這種黑色微晶玻璃的制備方法。
背景技術(shù)：
微晶玻璃又稱玻璃陶瓷，是將特定組成的基礎(chǔ)玻璃，在加熱過程中通過控制晶化，而制得的一種含有大量微晶相及玻璃相的多晶固體材料。一般認(rèn)為，晶體含量多有利于提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度、硬度以及耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性。微晶玻璃既不同于陶瓷，也不同于玻璃，與陶瓷不同之處是在晶化過程中的晶相是從單一均勻玻璃相或已產(chǎn)生相分離的區(qū)域，通過成核和晶體生長而產(chǎn)生的致密材料；與玻璃不同之處在于微晶玻璃是微晶體和殘余玻璃組成的復(fù)相材料，它既有玻璃的基本性能，又具有陶瓷的多晶特征，集中了玻璃和陶瓷的特點(diǎn)，綜合了玻璃熔制工藝、陶瓷磚成形、晶化熱處理工藝和石材拋光、切割工藝于一體，是一類獨(dú) 特的新型材料。目前微晶玻璃已經(jīng)形成了一種特別門類的材料，其品種繁多，性能各異，具有十分廣泛的用途。微晶玻璃板材是微晶玻璃眾多品種中的一種，它是一種新型高檔建筑裝飾材料，具有強(qiáng)度高、抗磨損、耐腐蝕、耐風(fēng)化、不吸水、不退色、清潔維護(hù)方便、無放射性污染等理化特性以及色調(diào)均勻，光澤柔和晶瑩，艷麗典雅，紋理清晰，表面致密無暇等優(yōu)異的外觀特點(diǎn)。作為建筑裝飾材料中的“高端”產(chǎn)品，微晶玻璃板材各方面性能均優(yōu)于天然石材，所以現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)外墻、地面及廊柱等高檔裝修工程中。最早對(duì)微晶玻璃的研究，就是從利用工業(yè)廢料、礦渣和爐渣等開始的。1957年美國康寧玻璃廠首先研制出微晶玻璃，對(duì)微晶玻璃的發(fā)展具有歷史性的貢獻(xiàn)。I960年前蘇聯(lián)Kitaigocodski研制成功了礦渣微晶玻璃，1966年第I條輥壓法微晶玻璃生產(chǎn)線建成并投產(chǎn)。20世紀(jì)70年代中期，日本電氣硝子株式會(huì)社成功地用燒結(jié)法研制出了不同品種和規(guī)格的微晶玻璃。我國從20世紀(jì)80年代以來也開始加入微晶玻璃的研究行列，90年代初步入了工業(yè)化試驗(yàn)階段，雖然，對(duì)燒結(jié)微晶玻璃裝飾板材的研究開發(fā)起步較晚，但在較短的時(shí)間內(nèi)取得了很大進(jìn)步。微晶玻璃的制備技術(shù)根據(jù)其所用原料的種類、特性及對(duì)產(chǎn)品性能的要求而變化，主要有熔融法、燒結(jié)法、熔膠一凝膠法、壓延法、二次成型工藝、強(qiáng)韌化技術(shù)等。對(duì)于尾礦廢渣微晶玻璃而言，目前工業(yè)生產(chǎn)基本成熟的制備技術(shù)主要為熔融法、燒結(jié)法，國內(nèi)以燒結(jié)法為主。熔融法是制備微晶玻璃的傳統(tǒng)方法。該法將配合料在高溫下熔制為玻璃后先直接成型、退火，然后在一定溫度下進(jìn)行核化和晶化，以獲得晶粒細(xì)小且結(jié)構(gòu)均勻致密的微晶玻璃制品。熱處理制度的確定是該法的技術(shù)關(guān)鍵。熱處理一般分兩個(gè)過程進(jìn)行，將退火的玻璃加熱至晶核形成溫度^*，并保溫一定時(shí)間，使其形成大量的晶核，然后以一定的升溫速率升溫至晶體生長溫度7胃，并保溫一定時(shí)間，形成晶粒細(xì)小且結(jié)構(gòu)均勻、致密的微晶玻璃。熔融法的優(yōu)點(diǎn)為①可采用任何一種玻璃成形方法，如壓延、壓制、吹制、拉制等，便于生產(chǎn)性狀復(fù)雜的制品和機(jī)械化生產(chǎn)；②制品無氣孔，致密度高；③玻璃組成范圍寬。熔融法存在的問題主要有①熔制溫度過高，通常在1400— 1600°C，能耗大；②熱處理制度在實(shí)際生產(chǎn)中難以控制；③晶化溫度高，時(shí)間長。用燒結(jié)法生產(chǎn)微晶玻璃由H 宣波恩于20世紀(jì)60年代首先提出，并于20世紀(jì)70年代在日本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。燒結(jié)法是將熔制玻璃粒料與晶化分兩次完成，即將配合料經(jīng)高溫熔制為玻璃后以水淬冷，使其粉碎為細(xì)小顆粒，成型后再采用與陶瓷燒結(jié)類似的方法，讓玻璃粉在半熔融狀態(tài)下致密化并成核析晶。燒結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)為①不需經(jīng)過玻璃成形階段，因此適于極高溫熔制的玻璃以及難以形成玻璃的微晶玻璃的制備由于晶化與小塊玻璃的粘結(jié)同時(shí)進(jìn)行，因此不易炸裂，產(chǎn)品成品率高，而且晶化時(shí)間短，節(jié)能，產(chǎn)品厚度可調(diào)，可方便地生產(chǎn)出具有類似天然石材花紋的異型板材和各種曲面板，其顏色品種豐富，裝飾效果理想，更適于工業(yè)化生產(chǎn)，厚度一般為18 — 22mm，適合于內(nèi)外墻及地面裝飾使用由于玻璃粉顆粒細(xì)小，表面積增加，因而比熔融法制得的玻璃更易于晶化，可不加或少加晶核劑。燒結(jié)法目前最大的問題是表面層致密化深度淺(2mm左右)，內(nèi)部氣孔難以排除，板材容易變形(尤其是大規(guī)格)。盡管國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)上述問題進(jìn)行了大量研究，但至今仍未得到徹底解決。目前，微晶玻璃板材的發(fā)展總趨勢(shì)是工藝簡單化、功能多樣化、成本低廉化。在產(chǎn)品生產(chǎn)與研究中主要面臨的問題是1)通過微晶玻璃成分研究，降低微晶玻璃燒成溫度；2)降低單位面積產(chǎn)品的重量，以求降低成本，使微晶玻璃薄型化。而與其薄型化相關(guān)的燒成工藝、退火制度應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的研究與調(diào)整。利用工業(yè)廢渣和尾礦生產(chǎn)微晶玻璃，可以很好地解決工業(yè)廢渣和尾礦堆存所帶來的資源浪費(fèi)問題和環(huán)境問題。隨著基礎(chǔ)理論研究的深入和制備工藝的改進(jìn)，開發(fā)出成本低、能耗少、性能優(yōu)良，功能多樣的尾礦廢渣微晶玻璃將是必然的發(fā)展趨勢(shì)，利用工業(yè)尾渣(礦)制備微晶玻璃裝飾材料，可以大大降低生產(chǎn)成本，同時(shí)對(duì)環(huán)境的保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)建材工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)有重要的意義和作用。隨著國家對(duì)節(jié)能、減排的執(zhí)行力度的加大，對(duì)鐵渣、銅渣、鋼渣、鈦渣、鉻渣等冶金廢渣和鉭鈮礦渣、磷渣、復(fù)合礦渣、復(fù)合尾礦、粉煤灰、火山灰、煤矸石等固體廢棄物利用研究與開發(fā)力度也越來越大。在各種礦渣以及粉煤灰、火山灰、煤矸石中含有大量氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂等成分，這些成分在建筑裝飾微晶玻璃中都是非常有用的。如何利用以上工業(yè)礦渣，生產(chǎn)出附加值更高的裝飾材料，有許多技術(shù)問題需要研究，也取得了一定的新成果。肖漢寧等工藝條件對(duì)鋼鐵廢渣玻璃陶瓷顯微結(jié)構(gòu)的影響[J]。湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2001,28 (1) :135—139。通過對(duì)材料組成和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，獲得了高爐渣和鋼渣用量為55%—60%，以輝石類為主晶相，性能優(yōu)良的微晶玻璃。貝麗娜鉻渣微晶玻璃析晶行為的研究[J]。金屬材料與冶金工程，2008，36 (2)
19一21。以鉻渣為原料，采用熔融法制備了微晶玻璃，并研究了鉻渣含量變化對(duì)微晶玻璃析晶行為的影響，為鉻渣的綜合利用提供了參考。肖興成等鈦渣微晶玻璃晶化工藝的研究[J]。玻璃與搪瓷，1999，27(1):7-11,以外加的P2O5和鈦渣本身的TiO2組成復(fù)合晶核劑，研制出了以CaMg (SiO3) 2為主晶相、有較好力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性的鈦渣微晶玻璃。
曹建新等利用黃磷爐渣制造微晶玻璃的實(shí)驗(yàn)研究[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2003，32 (1) :33— 36進(jìn)行了以黃磷爐渣為主要原料，用燒結(jié)法制備微晶玻璃的試驗(yàn)研究。
王志強(qiáng)等酸洗硼鎂渣微晶玻璃的研究[J].玻璃與搪瓷，1999,27(3):9-13. 60%的酸洗硼鎂渣研制出了適于建筑裝飾材料方面的微晶玻璃。劉瑄等.用金礦尾礦生產(chǎn)微晶玻璃研究[J].非金屬礦，2007,30 (1):35— 36.以金尾礦為基本原料，采用燒結(jié)法制備微晶玻璃，工藝簡單易控，尾礦最大利用率可達(dá)70%，制取的微晶玻璃性能良好。楊會(huì)智等鋁土礦尾礦微晶玻璃研制[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2007，27 (6):48— 49，利用鋁土礦，經(jīng)1000°c燒結(jié)，獲得了主晶相為硅灰石、晶粒呈針狀、性能良好的微晶玻璃?？锞粗业孺u尾礦微晶玻璃的組成及制備[J]。礦產(chǎn)綜合利用，2003(3):37—40以鎢尾礦為主要原料，采用澆鑄成型晶化法制備出了主晶相為β—娃灰石的尾礦微晶玻璃。中國專利申請(qǐng)03128180. χ公開了一種用粉煤灰制備的堇青石微晶玻璃及其制造方法，制造微晶玻璃的主要原料是粉煤灰，另外還須加入氧化鋁粉末或碳酸鎂或堿式碳 酸鎂，或者菱鎂礦或者水鎂石或者氧化鎂粉末和甲基纖維素粘結(jié)劑和水。中國專利申請(qǐng)03111105. χ公開了一種復(fù)合型粉煤灰建筑微晶玻璃制造方法，以粉煤灰為主要原料，另外添加成核劑、增韌劑、有色玻璃粉、無機(jī)顏料或蓄光型發(fā)光材料制造微晶玻璃。中國專利申請(qǐng)ZL200510046233. 6公開了以鐵尾礦、粉煤灰和硼泥為原料利用燒結(jié)法工藝制備礦渣微晶玻璃，雖然不外加晶核劑，但微晶玻璃在燒結(jié)后存在一定的氣孔缺陷，致密性較差。王勤利用熱等離子體熔融垃圾焚燒飛灰制備微晶玻璃的實(shí)驗(yàn)研究[D]2009. 7 170-180.采用雙陽極直流熱等離子體熔融技術(shù)熔融飛灰垃圾、焚燒飛灰，利用飛灰所得熔渣配以其他添加劑進(jìn)行了制備建筑微晶玻璃的研究，微晶玻璃中的晶顆粒尺寸分布在
O.05 — O. 4Mm的范圍內(nèi)。制得的微晶玻璃顏色豐富，有墨黑色、黑灰色、土黃色、儲(chǔ)石色、褐紅色和青色等。經(jīng)過微晶化處理后，制得的微晶玻璃的機(jī)械性能和酸堿耐腐蝕性均優(yōu)于其基礎(chǔ)玻璃，可與花崗巖和大理石等高級(jí)天然石材相媲美。趙博研.微波法熔融制備污泥灰微晶玻璃的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 2010. 6 :10-12.使用微波熱解污泥灰為主要原料，進(jìn)行了高摻量污泥灰微晶玻璃技術(shù)的試驗(yàn)研究，成功制得了以鈣長石為主晶相結(jié)構(gòu)均勻致密的微晶玻璃。微波法制得的微晶玻璃，具有更加均勻致密的晶體，理化性能更好。中國專利申請(qǐng)96115271. O “利用霞石制備微晶玻璃的工藝及設(shè)備”、中國專利申請(qǐng)200710011239. 9 “利用霞石微晶玻璃處理城市污水污泥的工藝及設(shè)備”及中國專利申請(qǐng)200910012207. χ “一種霞石微晶玻璃與金屬粉末復(fù)合材料及其制備方法”所公開的內(nèi)容是以霞石或霞石正長巖為主料，采用燒結(jié)法制備微晶玻璃或微晶玻璃與金屬的復(fù)合材料。目前，利用選礦礦渣、工業(yè)廢棄物，低成本制備單一色調(diào)建筑裝飾微晶玻璃成為微晶玻璃主要的研究趨勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在微晶玻璃配方中引入了不同的選礦礦渣、工業(yè)廢棄物，一定程度上降低了生產(chǎn)成本，提高了微晶玻璃的綜合性能。至今為止，并未發(fā)現(xiàn)利用霓輝石礦渣作原料，采用燒結(jié)法生產(chǎn)純正黑色建筑裝飾微晶玻璃制品的報(bào)道。建筑裝飾微晶玻璃主要化學(xué)成分是Si02、Ca0、Al203、Mg0、Ti02、Na20等。霓輝石礦渣含有SiO2 45%,Al20316%>R2011%,Fe20323%,其主要成分與建筑微晶玻璃成分十分接近，可以直接來代替玻璃原料生產(chǎn)微晶玻璃，這不僅可節(jié)約優(yōu)質(zhì)的玻璃原料，而且可減少排放，節(jié)約土地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種低成本、發(fā)色純正、性能優(yōu)異的黑色微晶玻璃。本發(fā)明的另一目的是為了提供一種降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的黑色微晶玻璃的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明黑色微晶玻璃，按重量份包括以下組分
霓輝石礦渣70— 90，
劣質(zhì)石英5—20,
劣質(zhì)石灰石5—10,上述的霓輝石礦渣按重量份由 SiO2 40—50,Al2O3 15—20,CaOO. 2—UMgOO. 1—0. 5,Fe20320—25、Ti02 O. 5—1. 5,K2O 2—4,Na2O 7—9, Co2O3 O. 3—1. 5,MnO2 O. 5 — I. 5 組成，其中Fe203、Ti02、Co203、Mn02有色金屬氧化物重量份之和為21. 9—29. 5 ;劣質(zhì)石英按重量份由 SiO2 78—86、A1203 12—18、Fe203l—2、TiO2O. 5—I. 5、K2O 0—0. 5,Na2O O — O. 5 組成;劣質(zhì)石灰石按重量份由 SiO2 10—15,Al2O3 2— 5,Ca065— 76,Mg03— 6,Fe2033— 5,K2O 2—
3、Na2O O. 2—1 組成。本發(fā)明黑色微晶玻璃的制備方法，包括以下步驟
(O原料破碎分別將霓輝石礦渣、劣質(zhì)石英、劣質(zhì)石灰石破碎至粒度為O. 154mm的細(xì)粒，過100目篩待用；
(2)配料分別取過篩后的霓輝石礦渣、劣質(zhì)石英、劣質(zhì)石灰石，按重量份霓輝石礦渣劣質(zhì)石英劣質(zhì)石灰石=(70—90) (5—20) (5 —10)的配比配料；
(3)混料將配制好的料放入球磨機(jī)中干磨，干磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、配制好的料的重量比為(2 — 2. 5) 1，研磨時(shí)間為O. 5h — 3h，形成混合料，混合料過200目篩；
(4)熔制將過篩后的混合料加入高溫爐中進(jìn)行熔制，加料溫度1250—13001，熔化溫度為1400— 1500°C，保溫時(shí)間為60— 240min熔制成玻璃熔體；
(5)水淬將玻璃熔體水淬成O.1—0. 3mm的玻璃顆粒，熱風(fēng)吹干待用；
(6)成型將經(jīng)水淬后的玻璃顆粒放入球磨機(jī)中干磨，控制磨球、玻璃顆粒料的重量比為(2 — 2. 5) 1，研磨時(shí)間為O. 5h — 3h，研磨成粒度小于O. 074mm的玻璃粉末，并將研磨后的玻璃粉末裝入模具中，壓制成型，成型壓力為1500— 2000N ；
(7)燒結(jié)與晶化將壓制成型的玻璃粉末置于高溫爐內(nèi)，以5—30°C/min的升溫速率升溫到800— 1000°C，恒溫?zé)Y(jié)100— 240min，然后以5 — 30°C /min的升溫速率升溫到850—1120°C，恒溫析晶100— 240min，最后以20— 30°C /h的速率退火至600°C下自然冷卻到室溫，試樣經(jīng)切邊、打磨、拋光制成黑色微晶玻璃。霞石(Mpheline)是一種新興的(Na，K) (AlSiO4)硅酸鋁鈉非金屬礦物，因在酸中能分解生成云霞狀的硅膠，故名霞石。在世界30多個(gè)國家和地區(qū)都有分布。我國從已探明的礦床來看，儲(chǔ)量豐富，分布廣泛。在四川會(huì)理、南江、安徽金寨、云南個(gè)舊、湖北隨州、山西臨縣、吉林永勝、河北周口店、河南安陽、皖西等地區(qū)都有霞石正長巖礦。自然界中霞石和霓輝石共存于堿性正長巖中，成為共生關(guān)系，一般霞石含量在15%以上的巖石為霞石正長巖。但大部分礦床含鐵量在5%以上，若不做特殊處理必然會(huì)影響在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中的使用。霞石礦產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是半成品合理分級(jí)和強(qiáng)磁選除鐵，目的是把原礦中含鐵量> 2%降到含鐵量彡O. 2%以內(nèi)，粒度在200 g —30目，才能適應(yīng)玻璃、陶瓷等大工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。霞石原礦經(jīng)過破碎和棒磨后，再經(jīng)過粒度分級(jí),粒度>0. Imm的經(jīng)過真空過濾、多級(jí)磁選，分別選出一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)霞石精粉，再進(jìn)行霓輝石的磁選和分離，最后留下的尾礦廢渣為霓輝石礦渣，霓輝石礦渣中含豐富的Fe203、TiO2, Co2O3> MnO2等有色金屬氧化物之和為20— 30，霓輝石礦渣是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的劣質(zhì)原料?！傲淤|(zhì)”的概念是指原料的組成中主要組分含量低，而鐵、鈦等雜質(zhì)含量高，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，無法在透明玻璃或淺色陶瓷中應(yīng)用。霓輝石為含鐵硅酸鹽(Na，Ca) (Fe+3，F(xiàn)e+2，Mg，Al) [Si2O6]，霓輝石在霓霞正長巖礦中呈針狀鑲嵌在霞石礦物、正長石物之中。在霞石原礦中霓輝石含量為5 —10%。根據(jù)配位場理論，物質(zhì)著色主要是由于電子在不同能級(jí)間躍遷及離子對(duì)光的吸收和散射所引起的。鈷、鉻、鐵、鎳、銅、錳等過渡金屬元素，它們的離子最外層軌道為d軌道，是非球形對(duì)稱軌道。當(dāng)這些離子處于不同形狀的配位場中時(shí)，配位負(fù)離子對(duì)各軌道的能量 改變，產(chǎn)生能級(jí)分裂，這樣本來能級(jí)相同的四個(gè)d軌道在配位離子作用下變?yōu)椴煌芗?jí)，即產(chǎn)生了配位場效應(yīng)，形成了尖晶石型穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。電子在不同能級(jí)的d軌道之間躍遷，吸收一定波長的光，其躍遷能在lev — 4ev之間，剛好對(duì)應(yīng)的光范圍為可見光區(qū)。Ni2+、Fe3+、Cr3+、C03+等過渡金屬離子最外層上含有未配對(duì)的電子，它們的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量比較接近，產(chǎn)生對(duì)可見光強(qiáng)烈的選擇性吸收，其光譜吸收可以相互抑制其離子的光透過率，當(dāng)它們的離子濃度配合調(diào)整合適時(shí)，它們的光譜曲線疊加后可互補(bǔ)可見光全部吸收而呈現(xiàn)黑色。當(dāng)鉻、鈷、鐵、鎳、銅、錳形成的多種尖晶石晶體混合作用時(shí)，根據(jù)顏色的減色混合原理，當(dāng)晶體比例適合的情況下，處于不同價(jià)態(tài)和配位場環(huán)境的各種離子外層電子躍遷基本上將可見光中7種單色光全部吸收，使樣品呈現(xiàn)黑色。本發(fā)明用霓輝石礦渣作為主料制備黑色建筑裝飾微晶玻璃。礦渣礦物組成以霓輝石、鈉長石、正長石、條紋長石、磁鐵礦、赤鐵礦、螢石、磷灰石、榍石、黑云母、白云母等為主。霓輝石礦渣在成份上體現(xiàn)出貧硅、富鋁、鐵、鈦、錳、鉀、鈉，且Fe2O3、TiO2、Co2O3、MnO2等有色金屬氧化物之和為20— 30，在性質(zhì)上表現(xiàn)出熔點(diǎn)較低、天然成瓷的特征。高溫下，霓輝石礦渣既可替代長石起熔劑作用，有效降低混合料的低共融點(diǎn)，使玻璃的熔制溫度降低，使陶瓷的燒結(jié)溫度下降。另一方面，又提供高溫合成尖晶石微晶所需的過渡性色素元素，不同色調(diào)的尖晶石通過顏色互補(bǔ)和疊加使微晶玻璃呈現(xiàn)黑色的作用。本發(fā)明采用過渡金屬含量較高、Fe203> TiO2, Co203、MnO2等有色金屬氧化物之和為
20—30、組成復(fù)雜、成本低廉的霓輝石礦洛，以其作為主料，添加常見的劣質(zhì)玻璃原料(石英、石灰石)，提供一種低成本制備黑色建筑裝飾微晶玻璃的方法；同時(shí)提供一種用霓輝石礦渣為主料，添加普通玻璃料，使用常規(guī)玻璃、陶瓷生產(chǎn)方法和生產(chǎn)設(shè)備制備發(fā)色純正、性能優(yōu)異、成本低廉的黑色建筑裝飾微晶玻璃制品的工藝方法。本發(fā)明不改變現(xiàn)有工藝，不增加任何設(shè)備，其產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和使用性能完全符合JC/T 872—2000建筑裝飾用微晶玻璃行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。利用廢棄的霓輝石礦渣及常見的玻璃原料作為配料來生產(chǎn)黑色微晶玻璃，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將原先難以利用的工業(yè)廢料進(jìn)行了有效處理，得到了具有較高的實(shí)用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的黑色建筑裝飾微晶玻璃，改變了傳統(tǒng)黑色微晶玻璃要引入價(jià)格昂貴的工業(yè)玻璃原料和著色顏料的做法，以較小的生產(chǎn)成本獲得穩(wěn)定的黑色建筑裝飾微晶玻璃，解決了廢料堆放占用大量土地、對(duì)周邊環(huán)境造成污染的問題。本發(fā)明所用的配料為尾礦廢棄物或劣質(zhì)玻璃原料，來源廣泛，成本低廉，實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物資源的再利用，實(shí)施效果理想。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下
(I)本發(fā)明所用的主要原料是廢棄的霓輝石礦渣，該礦渣具有貧硅、鋁，而鉀、鈉含量高，鐵、鈦雜質(zhì)含量大，含F(xiàn)e203、Ti02、Co203、Mn02等有色金屬氧化物之和為20— 30的特點(diǎn)，不僅有助于節(jié)約天然資源，降低生產(chǎn)成本，還有利于環(huán)境保護(hù)。(2)利用的霓輝石礦渣，添加常見的玻璃原料，不額外引入任何色料，采用燒結(jié)法就能產(chǎn)生黑色建筑裝飾微晶玻璃制品，為綜合開發(fā)利用霓輝石礦渣開創(chuàng)了一條化害為利而又切實(shí)可行的途徑。(4)采用燒結(jié)法，利用常規(guī)的設(shè)備即可生產(chǎn)，無需增加或改變?nèi)魏胃郊釉O(shè)備。(5)制備的黑色微晶玻璃制品的顯微硬度7. 51—8. 92，抗折強(qiáng)度150—171MPa，表 觀體積密度為2. 65—2. 86g/cm3,耐酸性92— 98%，耐堿性90— 96%，性能優(yōu)異，具有較高附加值?？勺鳛榻ㄖ牧蠎?yīng)用于建筑裝飾行業(yè)，也可作為防腐陶瓷應(yīng)用于化工設(shè)備防腐。對(duì)黑色霓輝石礦渣建筑裝飾微晶玻璃樣品進(jìn)行了主要性能指標(biāo)分析，結(jié)果見表1，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該建筑裝飾微晶玻璃完全符合JC/T 872—2000行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，黑色純正、發(fā)色穩(wěn)定。表I 霓輝石礦渣黑色建筑裝飾微晶玻璃樣品的性能
權(quán)利要求
1.黑色微晶玻璃，按重量份包括以下組分 霓輝石礦渣70— 90， 劣質(zhì)石英5—20, 劣質(zhì)石灰石5—10, 上述的霓輝石礦渣按重量份數(shù)由SiO2 40— 50、Al2O3 15— 20、CaOO. 2— I、MgOO. I—.O.5、Fe20320—25、TiO2 O. 5—I. 5、K2O 2—4、Na2O 7—9、Co2O3 O. 3—I. 5、MnO2 O. 5—I. 5組成，其中Fe203、TiO2, Co2O3> MnO2有色金屬氧化物重量份之和為21. 3—29. 5 ;劣質(zhì)石英按重量份由 SiO2 78—86,Al2O3 12—18、Fe203l—2、Ti020 . 5—I. 5、K20 O—O. 5、Na2O 0—0.5組成；劣質(zhì)石灰石按重量份由 SiO2 10—15, Al2O3 2—5、Ca065—76、Mg03—6、Fe2033—5、K2O 2—3、Na2O 0.2—I 組成。
2.黑色微晶玻璃的制備方法，包括以下步驟 (O原料破碎分別將霓輝石礦渣、劣質(zhì)石英、劣質(zhì)石灰石破碎至粒度為O. 154mm的細(xì)粒，過100目篩待用； (2)配料分別取過篩后的霓輝石礦渣、劣質(zhì)石英、劣質(zhì)石灰石，按重量份霓輝石礦渣劣質(zhì)石英劣質(zhì)石灰石=(70—90) (5—20) (5 —10)的配比配料； (3)混料將配制好的料放入球磨機(jī)中干磨，干磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、配制好的料的重量比為(2 — 2. 5) 1，研磨時(shí)間為O. 5h — 3h，形成混合料，混合料過200目篩； (4)熔制將過篩后的混合料加入高溫爐中進(jìn)行溶制，加料溫度1250—13001，熔化溫度為1400— 1500°C，保溫時(shí)間為60— 240min熔制成玻璃熔體； (5)水淬將玻璃熔體水淬成O. 1—0. 3mm的玻璃顆粒，熱風(fēng)吹干待用； (6)成型將經(jīng)水淬后的玻璃顆粒放入球磨機(jī)中干磨，控制磨球、玻璃顆粒料的重量比為(2 — 2. 5) 1，研磨時(shí)間為0.5h — 3h，研磨成粒度小于0.074_的玻璃粉末，并將研磨后的玻璃粉末裝入模具中，壓制成型，成型壓力為1500— 2000N ； (7)燒結(jié)與晶化將壓制成型的玻璃粉末置于高溫爐內(nèi)，以5—30°C/min的升溫速率升溫到800— 1000°C，恒溫?zé)Y(jié)100— 240min，然后以5 — 30°C /min的升溫速率升溫到850—1120°C，恒溫析晶100— 240min，最后以20— 30°C /h的速率退火至600°C下自然冷卻到室溫，試樣經(jīng)切邊、打磨、拋光制成黑色微晶玻璃。
全文摘要
本發(fā)明黑色微晶玻璃，按重量份包括以下組分霓輝石礦渣70—90，劣質(zhì)石英5—20，劣質(zhì)石灰石5—10。本發(fā)明黑色微晶玻璃；發(fā)色純正、性能優(yōu)異。本發(fā)明還提供了降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染的黑色微晶玻璃的制備方法。
文檔編號(hào)C03B32/02GK102875025SQ20121043913
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者茍文吉 申請(qǐng)人:會(huì)理縣紫源礦業(yè)有限責(zé)任公司