一種低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑裝飾材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于建材領(lǐng)域的微晶玻璃的制備大多采用水淬燒結(jié)法，原料基本以玻璃純原料為主，析出的主晶相為硅灰石。這種方法需經(jīng)過高溫熔制(1600°C左右)玻璃配合料，且需水淬制備玻璃顆粒，能耗高，產(chǎn)品成本高，且產(chǎn)品機械強度、耐腐蝕性較差，這也是微晶玻璃研究和生產(chǎn)領(lǐng)域中仍存在的突出問題之一。為此，許多研究者開展了采用其他途徑制備建筑微晶玻璃的研究。從原材料上看，開始由采用玻璃純原料向以工業(yè)廢渣為主要原料方向發(fā)展；從工藝上看，正在由傳統(tǒng)的水淬燒結(jié)法向低溫制備工藝方向發(fā)展。在以工業(yè)廢渣作為主要原料制備建筑微晶玻璃的研究方面，大量的研究是集中在尾礦、粉煤灰、煤矸石和礦渣等幾種工業(yè)廢渣，但不管采用何種工業(yè)廢渣，從析出的主晶相來看，仍然是硅灰石，析晶溫度偏尚，廣品成本偏尚。
[0003]與傳統(tǒng)水淬燒結(jié)法相比，采用溶膠-凝膠工藝制備建筑微晶玻璃的優(yōu)點在于:可在較低的溫度下制備高強度與高純度的材料，且可擴大組成范圍。但該方法存在的一個最大問題，也是現(xiàn)在仍未解決的問題，即由溶膠制備塊狀凝膠困難，特別是開裂問題尚未解決。因此，溶膠-凝膠法制備建筑微晶玻璃的技術(shù)尚未成熟，尚未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。近年來，國內(nèi)學(xué)者開展了一次燒結(jié)法制備金屬尾礦建筑微晶玻璃的研究，實現(xiàn)了玻璃配合料在1350°C條件下一次燒結(jié)析晶，獲得了性能較為理想的建筑微晶玻璃，然而制備溫度仍很高，產(chǎn)品存在一定的質(zhì)量不均的問題。為此，能否以工業(yè)廢渣取代玻璃純原料，對傳統(tǒng)的已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)多年的水淬燒結(jié)法進行改進，特別是解決熔制溫度高，能耗大的問題，以進一步降低產(chǎn)品成本，增加市場競爭力，擴大生產(chǎn)規(guī)模是最現(xiàn)實可行的途徑，同時也是實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益最顯著的有效途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃及其制備方法，目的是通過研究改進，給出一種全新方法生產(chǎn)出的高性能建筑微晶玻璃，該種建筑微晶玻璃是以鐵尾礦作為主要原料，采用玻璃配合料直接燒結(jié)，不經(jīng)高溫熔制過程，析出的主晶相為透輝石，可使制備溫度從1600 C左右降至1150 C左右，且制品的晶化率尚，廣品具有高的機械強度、優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性和抗風(fēng)化性，解決目前水淬燒結(jié)法制備建筑微晶玻璃中普遍存在的熔制溫度高，能耗大，產(chǎn)品成本高等技術(shù)問題。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的一種低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃，其化學(xué)成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為:Si02 48-53%，A1203 4-8%, CaO 8-12%, MgO 4-9%, Fe0+Fe203 5-13%, ZnO 0.5-1.5%，K20+Na20 5-11%，BaO 1-2%，CaF2 2-4%, Ce 0.05-0.2%。
[0006]本發(fā)明的低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃的制備方法按照以下步驟進行:按照質(zhì)量百分比，鐵尾礦54~57%、校正原料21~28%、助熔劑引入原料9.05-18.2%、成核劑2.5-5.5%進行配料，將原料混合后粉磨，過200目方孔篩后經(jīng)攪拌均勻制成混合料；將電爐升溫預(yù)熱至100°C，將混合料置于電爐內(nèi)，以5-7.5°C /min的升溫速率升溫，在1100-1150°C下保溫60-75分鐘，然后自然空冷冷卻，最后進行拋光、切割得到低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃成品。
[0007]其中，所述的校正原料是白云石、石灰石、高嶺土，白云石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的7-9%，石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的10-13%，高嶺土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的4-6%。
[0008]所述的助熔劑引入原料是K2S04、Na2C03、螢石、BaSOjP Ce，K #04的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的1-2%，Na2C03的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的3-6%，螢石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的3_6%，BaSO 4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的2-4%，Ce的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的0.05-0.2%。
[0009]所述的成核劑是ZnO和Fe203，其中ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的0.5-1.5%，F(xiàn)e203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料的2-4%。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果是:
本發(fā)明是以鐵尾礦作為主要原料制備高性能低能耗建筑微晶玻璃，既屬于鐵尾礦高附加值利用的技術(shù)，同時也屬于一種性能優(yōu)異的建筑裝飾材料，主要用于建筑中的地面、內(nèi)外墻裝飾、內(nèi)外隔墻和砌塊等。
[0011]鐵尾礦的主要化學(xué)成分是Si02、Al203、Ca0和MgO，滿足制備玻璃的化學(xué)成分要求，可作為制備微晶玻璃的原料，且因鐵尾礦為工業(yè)廢渣，能夠使產(chǎn)品成本大幅度降低。本發(fā)明中通過引入足夠量的Mg0(5%以上)，借助界面析晶，使傳統(tǒng)的建材領(lǐng)域用微晶玻璃析出β-硅灰石為主晶相轉(zhuǎn)變?yōu)槲龀鲆环N比硅灰石析晶溫度更低的主晶相一透輝石，次晶相為硅灰石，一方面可降低熔制溫度，另一方面因透輝石具有良好的抗風(fēng)化性及高的機械強度，能夠使產(chǎn)品性能提高。本發(fā)明中還通過采用復(fù)合助熔劑，促進玻璃配合料低溫形成足夠數(shù)量液相，降低燒結(jié)溫度，將傳統(tǒng)微晶玻璃的制備溫度從1600°C降至1150°C左右，減少高溫熔制過程，大大降低了能耗，從而大幅度降低了產(chǎn)品成本。
[0012]本發(fā)明中的校正原料白云石主要是校正鐵尾礦中MgO的不足，石灰石主要是校正鐵尾礦中CaO的不足，尚嶺土主要是fe正鐵尾礦中A1203的不足，助恪劑引入原料K 2S04、Na2C03、螢石、BaSOjP Ce在焙燒中起到助熔作用的是K 20+Na20、CaF2、BaO和Ce，其促進液相的出現(xiàn)，降低燒結(jié)溫度，ZnO和Fe203可作為成核劑。
[0013]本發(fā)明最終析出以透輝石為主晶相的微晶玻璃，使微晶玻璃的機械強度、耐磨性、耐腐蝕性、抗風(fēng)化性進一步提高；本發(fā)明還大量利用工業(yè)廢渣金屬尾礦，配料中金屬尾礦摻量質(zhì)量分?jǐn)?shù)達54%以上，開發(fā)了二次資源，減少了環(huán)境污染，環(huán)境效益和社會效益顯著；本發(fā)明放置制得的微晶玻璃施工方便，施工損耗小。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體技術(shù)方案做進一步說明。
[0016]本發(fā)明實施例中采用的鐵尾礦是歪頭山鐵尾礦，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分為:Si0278.82%，A1203 2.54%，F(xiàn)e203 4.59%，F(xiàn)eO 12.09%，CaO 0.97%，MgO 1.12%，Na20 0.32%，K20
0.60%o
[0017]本發(fā)明實施例中的白云石的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為:Ca0 31.33%，MgO 21.22%，Si02 1.74%，A1203 0.29%，F(xiàn)e203 0.08%，燒失量為 41.25%,即 C02損失。
[0018]本發(fā)明實施例中的高嶺土的化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比為:Si02 46.51%，A120339.53%, H20 13.96%o
[0019]本發(fā)明實施例中石灰石的化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比為:A12030.62%，Ca055.21%,MgOl.20%ο
[0020]實施例1
本實施例的低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃，其基礎(chǔ)玻璃組成按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為:Si0252.5%，A1203 5.6%，CaOl0.5%，MgO 4.7%，F(xiàn)e03.5%，F(xiàn)e203 9.5%，ZnO 1.2%，K20 3.3%，Na204.4%，BaOl.3%，CaF2 3.43%，Ce 0.07%。
[0021]本實施例的低能耗鐵尾礦建筑微晶玻璃的制備方法，按照以下步驟進行:
按照質(zhì)量百分比，鐵尾礦54.5%，校正原料白云石8%、石灰石13.0%、高嶺土 6.0%，助熔劑引入原料 K2S04 2.0%、Na2C036.0%、