本發(fā)明屬于微晶玻璃制備領(lǐng)域，具體地，涉及一種復(fù)合調(diào)質(zhì)劑及用其制備黑色微晶玻璃的方法。

背景技術(shù)：

赤泥是氧化鋁生產(chǎn)工業(yè)中排放的廢渣，其成分復(fù)雜，主要含有cao、al2o3、sio2、fe2o3、na2o、tio2等。赤泥由于堿含量較高目前難以開發(fā)利用，主要處理方式為堆積，占用了大量土地，也產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問題。

赤泥熔渣是赤泥經(jīng)過“轉(zhuǎn)底爐碳熱還原-燃?xì)鉅t熔分處理赤泥”工藝得到的產(chǎn)物，該工藝通過將赤泥配加碳粉及其他助劑造球，球團(tuán)入轉(zhuǎn)底爐在高溫下進(jìn)行還原，還原球團(tuán)進(jìn)入燃?xì)馐礁邷厝鄯譅t進(jìn)行渣鐵分離得到赤泥熔渣。

赤泥熔渣主要含cao、mgo、sio2、al2o3、na2o、tio2，渣量較大且粘度較高，因此渣鐵分離時(shí)會(huì)有少量金屬fe裹入爐渣。

赤泥熔渣的化學(xué)成分與鈣堿硅石微晶玻璃相似，配加一定量鈣源、硅源、助熔劑及澄清劑熔融均化后即可作為制備微晶玻璃的原料，但熔渣中殘留的金屬fe及fe氧化物被殘c還原生成的金屬fe嚴(yán)重影響基礎(chǔ)玻璃的熱處理過程，會(huì)導(dǎo)致玻璃基體因膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于金屬顆粒的膨脹系數(shù)而碎裂，因此必須采用氧化劑促進(jìn)金屬fe向fe氧化物轉(zhuǎn)化，處理完畢的赤泥熔渣可作為制備微晶玻璃的原料。

另外，在不添加著色劑的情況下，赤泥熔渣制備的微晶玻璃一般為淡青偏綠色，雖有美觀的花紋，但不符合微晶玻璃作為建筑裝飾材料對(duì)色澤的要求，因此需要對(duì)微晶玻璃進(jìn)行著色。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種與赤泥熔渣聯(lián)合制備黑色微晶玻璃的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑，該復(fù)合調(diào)質(zhì)劑能起到助熔、促進(jìn)金屬fe氧化、促進(jìn)熔液澄清及為微晶玻璃著色等多方面作用。

本發(fā)明提供的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑含有cao、sio2、caf2、caso4、kno3及kmno4等。

優(yōu)選地，所述復(fù)合調(diào)質(zhì)劑由5-20重量份的cao、10-40重量份的sio2、0.5-3重量份的caf2、0.5-6重量份的caso4、0.5-5重量份的kno3及1-15重量份的kmno4組成。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種利用上述復(fù)合調(diào)質(zhì)劑為原料制備黑色微晶玻璃的方法，包括如下步驟：

步驟1：將赤泥熔渣及所述復(fù)合調(diào)質(zhì)劑混合均勻，獲得混合料；

步驟2：將所述混合料加熱至熔融，保溫1小時(shí)-3小時(shí)后均化，獲得熔融料；

步驟3：將所述熔融料降溫40℃-70℃進(jìn)行澄清，澄清時(shí)間為1小時(shí)-3小時(shí)，獲得澄清料；

步驟4：將所述澄清料澆鑄成型并退火，得到黑色基礎(chǔ)玻璃；

步驟5：將所述黑色基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行熱處理，得到黑色微晶玻璃。

本發(fā)明所用的赤泥熔渣包括cao、mgo、sio2、al2o3、na2o、tio2、殘c、鐵氧化物及金屬fe，具體地，包括10-25重量份的cao、2-7重量份的mgo、20-55重量份的sio2、10-43重量份的al2o3、1-8重量份的na2o、2-13重量份的tio2、0.5-7重量份的fe氧化物、0.1-0.5重量份的殘c和0.2-0.8重量份的金屬fe。

優(yōu)選地，步驟2中，在1430℃-1480℃的溫度下加熱至熔融。

優(yōu)選地，步驟3中，在1370℃-1420℃的溫度下進(jìn)行澄清。

優(yōu)選地，步驟4中，在490℃-590℃退火2小時(shí)-4小時(shí)。

優(yōu)選地，步驟5中，熱處理包括核化處理和晶化處理；所述核化處理為：在620℃-670℃保溫2小時(shí)-4小時(shí)，所述晶化處理為：在760℃-860℃保溫2小時(shí)-4小時(shí)。

優(yōu)選地，所述黑色微晶玻璃的抗彎強(qiáng)度為86mp-105mp。

優(yōu)選地，所述黑色微晶玻璃的氣孔率≤0.5％。

本發(fā)明提供的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑能起到助熔、使金屬fe氧化為鐵氧化物、促使殘?zhí)佳趸?、分解產(chǎn)生氣體促使熔液排出氣泡及為微晶玻璃著色等多方面作用，熔料均化完成后，赤泥熔渣中的殘c及金屬fe已被氧化，熔料中的大部分氣泡基本排除干凈。

由該復(fù)合調(diào)質(zhì)劑和赤泥熔渣制得的黑色微晶玻璃顏色漂亮、強(qiáng)度高、氣孔率小，是一種優(yōu)質(zhì)的建筑用裝飾材料。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的一種制備黑色微晶玻璃的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑，包含cao、sio2、caf2、caso4、kno3及kmno4等。

復(fù)合調(diào)質(zhì)劑中包含kmno4，kmno4有強(qiáng)氧化性，其作用為高溫下分解產(chǎn)生k2o、mno及o2，k2o具有顯著的助熔作用，分解產(chǎn)生的o可促進(jìn)赤泥熔渣中的殘c及金屬fe的氧化，并且mno有較強(qiáng)的著色作用，可使得微晶玻璃的顏色向黑色轉(zhuǎn)變。

除了以上幾種物質(zhì)，根據(jù)不同的需要，復(fù)合調(diào)質(zhì)劑還可進(jìn)一步包括其他物質(zhì)。

本發(fā)明提供的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑能起到助熔、使金屬fe氧化為鐵氧化物、促使殘?zhí)佳趸?、分解產(chǎn)生氣體促使熔液排出氣泡及為微晶玻璃著色等多方面作用，熔料均化完成后，赤泥熔渣中的殘c及金屬fe已被氧化，熔料中的大部分氣泡基本排除干凈。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，復(fù)合調(diào)質(zhì)劑由5-20重量份的cao、10-40重量份的sio2、0.5-3重量份的caf2、0.5-6重量份的caso4、0.5-5重量份的kno3及1-15重量份的kmno4組成。

利用復(fù)合調(diào)質(zhì)劑及赤泥熔渣制備黑色微晶玻璃，復(fù)合調(diào)質(zhì)劑與高鋁高鐵的赤泥熔渣熔融均化、澄清成型為基礎(chǔ)玻璃、之后進(jìn)行熱處理即得到黑色微晶玻璃。

如圖1所示，本發(fā)明提供的利用復(fù)合調(diào)質(zhì)劑及赤泥熔渣制備黑色微晶玻璃的方法，包括如下步驟：

步驟1：將赤泥熔渣及復(fù)合調(diào)質(zhì)劑混合均勻，獲得混合料。

本發(fā)明使用的赤泥熔渣是由“轉(zhuǎn)底爐碳熱還原-燃?xì)鉅t熔分”處理赤泥工藝得到，由赤泥經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐還原及燃?xì)鉅t熔分處理后得到的殘?jiān)３嗄嗳墼╟ao、mgo、sio2、al2o3、na2o、tio2、殘c、鐵氧化物及金屬fe，具體地，包括10-25重量份的cao、2-7重量份的mgo、20-55重量份的sio2、10-43重量份的al2o3、1-8重量份的na2o、2-13重量份的tio2、0.5-7重量份的fe氧化物、0.1-0.5重量份的殘c和0.2-0.8重量份的金屬fe。

fe氧化物為fe的氧化物，主要成分為feo。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，赤泥熔渣與復(fù)合調(diào)質(zhì)劑的質(zhì)量比為1:0.5-1。

原料的粒徑越小，越容易被熔融，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，赤泥熔渣和復(fù)合調(diào)質(zhì)劑的粒徑均≤74微米。

步驟2：將混合料加熱至熔融，保溫1小時(shí)-3小時(shí)后進(jìn)行均化，獲得熔融料。

步驟2的加熱溫度不需要特別限定，只要能將混合料加熱至熔融即可，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟2中，在1430℃-1480℃的溫度下加熱至熔融。

熔融后采用機(jī)械攪拌使得熔融料均化。本發(fā)明中，均化是指通過攪拌或其他手段使得物料混合均勻。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，均化的時(shí)間為1小時(shí)-3小時(shí)。

步驟3：將熔融料降溫40℃-70℃進(jìn)行澄清，澄清時(shí)間為1小時(shí)-3小時(shí)，獲得澄清料。

澄清的溫度只需比熔融時(shí)的溫度低40℃-70℃即可。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟3中，在1370℃-1420℃的溫度下進(jìn)行澄清。

步驟4：將澄清料澆鑄成型并退火，得到黑色基礎(chǔ)玻璃。

退火工藝不當(dāng)，制得的基礎(chǔ)玻璃的質(zhì)量差，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，在490℃-590℃退火2小時(shí)-4小時(shí)。

步驟5：將黑色基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行熱處理，得到黑色微晶玻璃。

熱處理包括核化處理和晶化處理，其工藝不僅影響微晶玻璃的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)微晶玻璃性能也具有一定的影響作用。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟5中，核化處理的工藝為：在620℃-670℃保溫2小時(shí)-4小時(shí)，晶化處理的工藝為：在760℃-860℃保溫2小時(shí)-4小時(shí)。

作為建筑用裝飾材料，黑色微晶玻璃的強(qiáng)度越高越好，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，黑色微晶玻璃的抗彎強(qiáng)度為86mp-105mp。同理，黑色微晶玻璃的氣孔率越低越好，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，黑色微晶玻璃的氣孔率≤0.5％。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。

實(shí)施例1

本實(shí)施例選用山東某地赤泥經(jīng)“轉(zhuǎn)底爐還原-燃?xì)鉅t熔分”處理產(chǎn)生的赤泥熔渣作為原料，赤泥熔渣的成分為：15重量份的cao、2重量份的mgo、36重量份的sio2、13重量份的al2o3、4.5重量份的na2o、5重量份的tio2、7重量份的fe氧化物、0.2重量份的殘c、0.2重量份的金屬fe。復(fù)合調(diào)質(zhì)劑的成分為：11重量份的cao、22重量份的sio2、0.8重量份的caf2、0.9重量份的caso4、0.9重量份的kno3及10重量份的kmno4。

取70重量份的赤泥熔渣與45.6重量份的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑，將其混合均勻，獲得混合料。

將混合料加熱至1430℃，熔融后保溫2小時(shí)，然后采用機(jī)械攪拌進(jìn)行均化，攪拌時(shí)間為1個(gè)小時(shí)。均化完成后，獲得熔融料。

將熔融料降溫至1380℃，并保溫2小時(shí)，進(jìn)行澄清。保溫結(jié)束后獲得澄清料。

將澄清料澆鑄成型，在530℃退火3小時(shí)，獲得黑色基礎(chǔ)玻璃。

將黑色基礎(chǔ)玻璃在640℃、820℃分別保溫2小時(shí)，完成核化處理和晶化處理，即得黑色微晶玻璃。

本實(shí)施例制得的黑色微晶玻璃，其顏色類似墨汁，抗彎強(qiáng)度為105mp，氣孔率為0.5％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例選用山東某地赤泥經(jīng)“轉(zhuǎn)底爐還原-燃?xì)鉅t熔分”處理產(chǎn)生的赤泥熔渣作為原料，赤泥熔渣的成分為：17重量份的cao、3重量份的mgo、22重量份的sio2、27重量份的al2o3、4重量份的na2o、9重量份的tio2、5重量份的fe氧化物、0.5重量份的殘c、0.3重量份的金屬fe。復(fù)合調(diào)質(zhì)劑的成分為：15重量份的cao、25重量份的sio2、1.5重量份的caf2、1.5重量份的caso4、1重量份的kno3及12重量份的kmno4。

取55重量份的赤泥熔渣與56重量份的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑，將其混合均勻，獲得混合料。

將混合料加熱至1470℃，熔融后保溫3個(gè)小時(shí)，然后采用機(jī)械攪拌進(jìn)行均化，攪拌時(shí)間為1.5小時(shí)。均化完成后，獲得熔融料。

將熔融料降溫至1420℃，并保溫2個(gè)小時(shí)，進(jìn)行澄清。保溫結(jié)束后獲得澄清料。

將澄清料澆鑄成型，在560℃退火2小時(shí)，獲得黑色基礎(chǔ)玻璃。

將黑色基礎(chǔ)玻璃在660℃、850℃分別保溫2小時(shí)，完成核化處理和晶化處理，即得黑色微晶玻璃。

本實(shí)施例制得的黑色微晶玻璃，其顏色為灰黑色，抗彎強(qiáng)度為96mp，氣孔率為0.5％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例選用山東某地赤泥經(jīng)“轉(zhuǎn)底爐還原-燃?xì)鉅t熔分”處理產(chǎn)生的赤泥熔渣作為原料，赤泥熔渣的成分為：10重量份的cao、3重量份的mgo、55重量份的sio2、10重量份的al2o3、8重量份的na2o、13重量份的tio2、0.5重量份的fe氧化物、0.3重量份的殘c、0.5重量份的金屬fe。復(fù)合調(diào)質(zhì)劑的成分為：20重量份的cao、10重量份的sio2、3重量份的caf2、0.5重量份的caso4、5重量份的kno3及1重量份的kmno4。

取60重量份的赤泥熔渣與39.5重量份的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑，將其混合均勻，獲得混合料。

將混合料加熱至1480℃，熔融后保溫2小時(shí)，然后采用機(jī)械攪拌進(jìn)行均化，攪拌時(shí)間為1小時(shí)。均化完成后，獲得熔融料。

將熔融料降溫至1400℃，并保溫2小時(shí)，進(jìn)行澄清。保溫結(jié)束后獲得澄清料。

將澄清料澆鑄成型，在530℃退火4小時(shí)，獲得黑色基礎(chǔ)玻璃。

將黑色基礎(chǔ)玻璃在620℃、860℃分別保溫4小時(shí)和3小時(shí)，完成核化處理和晶化處理，即得黑色微晶玻璃。

本實(shí)施例制得的黑色微晶玻璃，其顏色為暗黑色，抗彎強(qiáng)度95mp，氣孔率小于0.5％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例選用山東某地赤泥經(jīng)“轉(zhuǎn)底爐還原-燃?xì)鉅t熔分”處理產(chǎn)生的赤泥熔渣作為原料，赤泥熔渣的成分為：25重量份的cao、0.6重量份的mgo、20重量份的sio2、43重量份的al2o3、1重量份的na2o、2重量份的tio2、7重量份的fe氧化物、0.1重量份的殘c、0.2重量份的金屬fe。復(fù)合調(diào)質(zhì)劑的成分為：5重量份的cao、40重量份的sio2、0.5重量份的caf2、6重量份的caso4、0.5重量份的kno3及15重量份的kmno4。

取55重量份的赤泥熔渣與53重量份的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑，將其混合均勻，獲得混合料。

將混合料加熱至1450℃，熔融后保溫3個(gè)小時(shí)，然后采用機(jī)械攪拌進(jìn)行均化，攪拌時(shí)間為1.5小時(shí)。均化完成后，獲得熔融料。

將熔融料降溫至1370℃，并保溫2個(gè)小時(shí)，進(jìn)行澄清。保溫結(jié)束后獲得澄清料。

將澄清料澆鑄成型，在550℃退火3小時(shí)，獲得黑色基礎(chǔ)玻璃。

將黑色基礎(chǔ)玻璃在670℃、760℃分別保溫2小時(shí)和4小時(shí)，完成核化處理和晶化處理，即得黑色微晶玻璃。

本實(shí)施例制得的黑色微晶玻璃，其顏色為黑色，抗彎強(qiáng)度為86mp，氣孔率小于0.5％。

從上述實(shí)施例可知，本發(fā)明制得的黑色微晶玻璃顏色漂亮、強(qiáng)度高、氣孔率小。

綜上，本發(fā)明提供的復(fù)合調(diào)質(zhì)劑能起到助熔、使金屬fe氧化為鐵氧化物、促使殘?zhí)佳趸?、分解產(chǎn)生氣體促使熔液排出氣泡及為微晶玻璃著色等多方面作用，熔料均化完成后，赤泥熔渣中的殘c及金屬fe已被氧化，熔料中的大部分氣泡基本排除干凈。

本發(fā)明制得的黑色微晶玻璃是一種優(yōu)質(zhì)的建筑用裝飾材料。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。