CN100363283C

CN100363283C - 流纹微晶玻璃复合板的制备方法

Info

Publication number: CN100363283C
Application number: CNB2006100183154A
Authority: CN
Inventors: 周俊; 王焰新
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: CN1807299A

Abstract

本发明涉及一种微晶玻璃复合板的制备方法。流纹微晶玻璃复合板的制备方法，首先，利用常规原料熔制出两种以上的不同颜色的玻璃液，互相汇合后制得非均匀玻璃混合液，再成型为具有流纹的表层母玻璃板；同时，利用固体废物(如煅烧污泥、粉煤灰或煤矸石)作为主要原料制备基层母玻璃板；最后，将表层母玻璃板叠于基层母玻璃板上，进入窑炉，经热处理后实现两层母玻璃板之间的烧结，并同时实现复合板的核化和晶化，转化为微晶玻璃复合板。本发明制得微晶玻璃复合板的表层表面具有流纹纹理，可使产品装饰面纹理优美、装饰效果独特；该复合板基层由固体废物作为主要原料制备，可实现废物资源化，产生巨大的资源和环保效益。

Description

流纹微晶玻璃复合板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种微晶玻璃复合板的制备方法，特别是涉及一种具有流纹纹理的建筑装饰用微晶玻璃复合板的制备方法。

背景技术

微晶玻璃具有结构致密、机械强度高、耐磨、耐腐蚀、抗风化能力强等优良理化性质，同时具有光泽亮丽的装饰效果，可作为高档建筑装饰材料。

利用固体废物制备建筑装饰用微晶玻璃，既可消除固体废物的环境污染，又可扩大微晶玻璃的原料范围，降低生产成本，实现废物资源化。然而，利用固体废物制备的微晶玻璃，其产品颜色偏深，无法制备浅色颜色系列的微晶玻璃，且产品色泽不易灵活调控；此外，产品表面难以生成纹理。因此，在利用固体废物制备微晶玻璃时，一个重要的工作就是要通过工艺创新，制备出具有纹理的、色泽可调的微晶玻璃，从而改善产品的装饰效果，提高产品的装饰品位。

发明内容

针对以固体废物作为主要原料制备的全微晶玻璃板的产品颜色难以调控、纹理难以显现的不足，本发明的目的是提出一种成本低、装饰效果好的流纹微晶玻璃复合板的制备方法。

本发明所述的“流纹纹理”系指微晶玻璃复合板表层表面经打磨抛光后能显现出类似流纹岩纹理的图案形貌。

本发明所述的“流纹微晶玻璃复合板”系指该微晶玻璃复合板的表层由具有流纹纹理的微晶玻璃构成，且其表面作为装饰面；而它的基层由以固体废物为主要原料制得的微晶玻璃构成；表层和基层被烧结在一起，构成表层表面具有流纹纹理的微晶玻璃复合板。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：流纹微晶玻璃复合板的制备方法，利用常规原料熔制出两种以上的不同颜色的玻璃液，互相汇合后制得非均匀玻璃混合液，再成型为具有流纹的表层母玻璃板；同时，利用固体废物(如煅烧污泥、粉煤灰或煤矸石等)作为主要原料制备基层母玻璃板；最后，将表层母玻璃板叠于基层母玻璃板上，进入窑炉，经热处理后实现两层母玻璃板之间的烧结，并同时实现两层母玻璃板的核化和晶化，制得流纹微晶玻璃复合板。

其特征在于包括如下步骤：

1)表层母玻璃板的制备：根据2-9种不同颜色的玻璃配方，分别称量配制2-9种颜色的配合料，再分别投入玻璃熔窑中，熔化成2-9种不同颜色的玻璃液；随后将2-9种不同颜色的玻璃液中的1-8种不同颜色的玻璃液导入剩下的那一种颜色的玻璃液中，将不同颜色的玻璃液进行非均匀混合操作，形成不同颜色的玻璃液间的非均匀混合状态，制得非均匀玻璃混合液；最后将非均匀玻璃混合液通过常规的压延法或浇注法或压制法成型为流纹母玻璃板；

2)基层母玻璃板的制备：根据以固体废物为主要原料设计的配方，称量所需原料，混合均匀后投料至玻璃熔窑中，熔化成玻璃液；通过常规的压延法或浇注法或压制法成型为基层母玻璃板；

3)热处理：将由步骤1)制得的表层母玻璃板放置在由步骤2)制得的基层母玻璃板上面，再进入隧道窑或梭式窑或抽屉窑或辊道窑或台车炉，于650-800℃下保温核化30-90min，再升温至900-1050℃，保温晶化60-180min，再降温至500-700℃，保温退火60-180min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板；(注：在此热处理过程中同时实现了表层母玻璃板和基层母玻璃板之间的烧结)

4)打磨抛光：将微晶玻璃复合板原板进行切割、打磨、抛光，制得流纹微晶玻璃复合板成品。

步骤2)中所述的固体废物中的一种为煅烧污泥。以煅烧污泥为主要原料设计的配方包括煅烧污泥、石灰石和白云石，各原料所占重量份数为：煅烧污泥45-80份，石灰石12-30份，白云石8-25份，石膏0-10份，三氧化二锑0-1份，各原料重量份数之和为100份；所述的煅烧污泥是将污水处理厂排放的湿污泥烘干，再进入窑炉中于800-1100℃下煅烧1-3小时，冷却碾碎后获得。

本发明的技术关键是步骤1)、步骤3)和步骤2)，将不同颜色的玻璃液进行非均匀混合操作，形成非均匀玻璃混合液，再成型为具有流纹的表层母玻璃板，最后将该表层母玻璃板叠于由固体废物制备的基层母玻璃板上，经热处理后，两层母玻璃板烧结一体，并被核化和晶化，转化为流纹微晶玻璃复合板。

步骤1)中所述的非均匀玻璃混合液是指将不同颜色的玻璃液按任意用量比例汇合在一起，但未完全混合成均匀相，其混合的非均匀程度应视纹理需要而定。实现不同颜色的玻璃液间的非均匀混合的理论依据是，玻璃液是一种高粘度的液体，不同颜色的玻璃液互相汇合后，难以通过液相扩散过程实现相互混合，因此，当搅拌不同颜色的玻璃汇合液时，各颜色的玻璃液将达到一定程度上的混合；或当不搅拌不同颜色的玻璃汇合液时，各颜色玻璃液将保持各自的聚集相，混合程度很低。通过控制不同颜色的玻璃液间的混合均匀程度，可制备出不同风格的流纹微晶玻璃复合板，具体操作方式为，①将2-9种不同颜色的玻璃液中的1-8种不同颜色的玻璃液导入熔制剩下的那一种颜色的玻璃液的熔窑的供料道靠近熔窑冷却部一端，在熔窑供料道中设置搅拌设备，以不快于20r/min的速度对玻璃汇合液进行搅拌，使不同颜色的玻璃液达到一定程度上的混合，就能制得细腻的紊乱型流纹微晶玻璃复合板；或②将2-9种不同颜色的玻璃液中的1-8种不同颜色的玻璃液导入熔制剩下的那一种颜色的玻璃液的熔窑的供料道靠近熔窑冷却部一端，在熔窑供料道中不设搅拌设备，仅借助玻璃液在供料道中的粘性流动过程，可实现不同颜色的玻璃液间的部分混合，就能制得粗犷的紊乱型流纹微晶玻璃复合板；或③将2-9种不同颜色的玻璃液中的1-8种不同颜色的玻璃液导入熔制剩下的那一种颜色的玻璃液的熔窑的供料道靠近出料口一端，不同颜色的玻璃汇合液在经出料口流出时互相汇合，不同颜色的玻璃液间混合程度极低，就能生成流线型流纹微晶玻璃复合板。

步骤1)中所述的表层母玻璃板的厚度为3-12mm；步骤2)所述中的基层母玻璃板的厚度为8-12mm；经步骤3)的热处理和步骤4)的打磨抛光后，最终微晶玻璃复合板产品的厚度为12-21mm。

本发明的特点如下：

(1)能在产品表面生成流纹纹理，形成类似天然流纹岩的纹理形貌，如行云流水般富有动感，产生独特的装饰效果，丰富了微晶玻璃的纹理形貌种类；

(2)将固体废物作为主要原料大量用于制备流纹微晶玻璃复合板的基板，既可实现废物资源化，又可降低微晶玻璃的原料成本，还可消除废物的环境污染，具有深远的资源和环保意义；

(3)以固体废物为主要原料制得的纯微晶玻璃板的颜色偏深、纹理不明显，装饰效果不佳；而本发明将装饰效果不佳的固体废物微晶玻璃作为基板，在其上面复合一层装饰效果美观、独特的流纹纹理微晶玻璃，既能使微晶玻璃复合板最终产品产生较佳的装饰效果，又可充分利用固体废物资源，从而拓展了建筑装饰用微晶玻璃的原料范围。

(4)流纹的形成是在可控条件自然生成，故各单块流纹微晶玻璃复合板的表面流纹纹理各不相同，可形成自然、活泼的装饰效果；

(5)当生产工艺参数确定后，尽管自然生成的流纹纹理形态变化多端，但各单块流纹微晶玻璃板的纹理风格相近、颜色组配近乎一致，故将本发明的产品用于大面积铺贴时，可获得很好的装饰整体感，由此可克服天然流纹岩大面积装饰后整体感差的不足。

本发明与现有的微晶玻璃复合板相比的区别在于：

(1)颗粒烧结法微晶玻璃与陶瓷基板的复合，其生产工艺是将玻璃颗粒料铺布在陶瓷生坯或素坯上，经烧结、晶化热处理后制得微晶玻璃-陶瓷复合板，产品结构为微晶玻璃与陶瓷间的复合，产品表面装饰面显现为玻璃颗粒料烧结、晶化所生成的颗粒状纹理；而本发明在生产工艺、产品结构及产品表面纹理等方面与它们不同，具体表现为，获得的产品结构为微晶玻璃与微晶玻璃相复合，其表面装饰面显现为流纹纹理；

(2)颗粒烧结法微晶玻璃与微晶玻璃基板的复合，其生产工艺是将玻璃颗粒料铺布在母玻璃板上，经烧结、晶化热处理后制得微晶玻璃-微晶玻璃复合板，其产品表面装饰面显现为玻璃颗粒烧结、晶化所形成的颗粒状纹理；而本发明的生产工艺与它们不同，获得的产品表面装饰面也不同，显现为流纹纹理；

(3)中国专利ZL02100291.6介绍了一种微晶玻璃复合板的制备工艺，具体为，将玻璃板层叠在一起，在900-1200℃的温度下，使玻璃晶化，整个晶化周期为16-20小时，得到层状微晶玻璃复合板材。由于其产品是由完整的玻璃板晶化而成，产品表面装饰面难以生成纹理，仅能形成暗花；而本发明的微晶玻璃复合板的表层部分的生产工艺与它们不同，获得的产品表面装饰面也不同，显现为流纹纹理。

附图说明

图1是本发明生产工艺流程示意图(*注：供料道中可设或不设搅拌设备；虚线为非必要流程)

图2(a)是本发明制备的典型样品的横截面照片

图2(b)是本发明制备的典型样品的表层装饰面照片

具体实施方式

为了更好地理解本发明，以下结合图1和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

如图1所示，流纹微晶玻璃复合板的制备方法，包括如下步骤：

(1)表层母玻璃板的制备：分别称量配制绿色、黄色和白色玻璃的配合料(A、B、C色玻璃配合料)，其中绿色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：56.0％SiO₂、9.0％Al₂O₃、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.3％TFe₂O₃、0.7％Cr₂O₃、4.0％ZrO₂，黄色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：56.0％SiO₂、8.0％Al₂O₃、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.8％TFe₂O₃、4.0％ZrO₂、1.2％MnO₂，白色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：56.0％SiO₂、9.0％Al₂O₃、21.7％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.3％TFe₂O₃、4.0％ZrO₂，再将三种颜色的玻璃配合料分别投入三台玻璃熔窑中，于1500℃保温120min，再降温至1400℃下保温60min，熔化成三种不同颜色的玻璃液。再将绿色玻璃液和黄色玻璃液导入熔制白色玻璃的熔窑的供料道靠近熔窑冷却部一端(绿色玻璃液、黄色玻璃液与白色玻璃液间的用量比例为1∶1∶3)，供料道中不设搅拌设备，仅借助玻璃汇合液在供料道中的粘性流动过程，使三种不同颜色的玻璃液部分混合，生成混合程度较低的非均匀玻璃混合液。采用常规浇注法工艺，将非均匀玻璃混合液浇注到耐火模具中，在620℃下保温退火60min，制得流纹母玻璃板。

(2)基层母玻璃板的制备：以城市污水处理厂排放的污泥经1000℃煅烧后获得的煅烧污泥为主要原料，具体配方为：65.0％煅烧污泥、18.0％石灰石、16.0％白云石、1.0％三氧化二锑；配合料的化学成分的理论值为：44.51％SiO₂、11.48％Al₂O₃、23.15％CaO、5.53％MgO、1.67％K₂O、0.74％Na₂O、1.16％Sb₂O₃、5.38％Fe₂O₃、0.73％TiO₂、2.98％P₂O₅、2.41％SO₂、其它0.26％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼150min，再降温至1400℃下保温60min。玻璃液浇注到耐火模具中，在620℃下保温退火60min，冷却后制得基层母玻璃板。

(3)热处理：将由步骤(1)制得的表层母玻璃板叠于由步骤(2)制得的基层母玻璃板上，进入台车炉，于740℃下保温核化60min，再升温至1000℃，保温晶化150min，再降温至620℃，保温退火120min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板。

(4)将微晶玻璃复合板原板进行切割、打磨、抛光，制得表面具有由绿色和黄色与白色组合的粗犷的紊乱型流纹微晶玻璃复合板。典型样品的实物照片如图2(a)、图2(b)所示。

实施例2：

(1)表层母玻璃板的制备：分别称量配制红色、绿色和黄色玻璃的配合料(A、B、C色玻璃配合料)，其中红色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：55.0％SiO₂、7.0％Al₂O₃、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.4％TFe₂O₃、4.0％ZrO₂、1.2％MnO₂、1.6％CdS、0.8％Se，绿色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：56.0％SiO₂、9.0％Al₂O₃、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.3％TFe₂O₃、0.7％Cr₂O₃、4.0％ZrO₂，黄色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：56.0％SiO₂、8.0％Al₂O₃、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.8％TFe₂O₃、4.0％ZrO₂、1.2％MnO₂。将三种颜色的玻璃配合料分别投入三台玻璃熔窑中，于1500℃保温120min，再降温至1400℃下保温60min，熔化成三种不同颜色的玻璃液。再将绿色和红色玻璃液导入熔制黄色玻璃的熔窑的供料道靠近熔窑冷却部一端(绿色玻璃液、经色玻璃液与黄色玻璃液间的用量比例为1∶1∶1)，供料道中设置搅拌设备，以10r/min的速度对玻璃汇合液进行搅拌，使三种不同颜色的玻璃液达到一定程度上的混合，生成混合程度较高的非均匀玻璃混合液。采用常规浇注法工艺，将非均匀玻璃混合液浇注到耐火模具中，在650℃下保温退火60min，制得流纹母玻璃板。

(2)基层母玻璃板的制备：以粉煤灰为主要原料，具体配方为：45.0％粉煤灰、14.0％石英砂、23.5％石灰石、10.0％白云石、5％纯碱、2.0％二氧化钛、0.5％三氧化二锑；配合料的化学成分的理论值为：46.39％SiO₂、15.53％Al₂O₃、23.23％CaO、2.65％MgO、0.72％K₂O、3.78％Na₂O、0.60％Sb₂O₃、4.44％Fe₂O₃、2.45％TiO₂、其它0.21％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼120min，再降温至1400℃下保温60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液浇注到耐火模具中，在650℃下保温退火60min，冷却后制得基层母玻璃板。

(3)热处理：将由步骤(1)制得的表层母玻璃板叠于由步骤(2)制得的基层母玻璃板上，进入台车炉，于770℃下保温核化60min，再升温至1000℃，保温晶化150min，再降温至650℃，保温退火120min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板。

(4)将微晶玻璃复合板原板进行切割、打磨、抛光，制得表面具有由绿色和红色与黄色组合的细腻的紊乱型流纹微晶玻璃复合板。

实施例3：

(1)表层母玻璃板的制备：分别称量配制绿色和黄色玻璃的配合料(A、B色玻璃配合料)，其中绿色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：56.0％SiO₂、9.0％Al₂O₃、21.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.3％TFe₂O₃、0.7％Cr₂O₃、4.0％ZrO₂，黄色玻璃配合料的主要化学成分的质量百分比为：56.0％SiO₂、8.0％Al₂O₃、2 1.0％CaO、2.0％MgO、2.0％K₂O、4.5％Na₂O、0.5％Sb₂O₃、0.8％TFe₂O₃、4.0％ZrO₂、1.2％MnO₂。再将两种颜色的玻璃配合料分别投入两台玻璃熔窑中，于1500℃保温120min，再降温至1400℃下保温60min，熔化成两种不同颜色的玻璃液。将黄色玻璃液导入熔制绿色玻璃的熔窑的供料道靠近熔窑出料口一端(黄色玻璃液与绿色玻璃液间的用量比例为1∶2)，黄、绿两种玻璃液在经出料口流出时互相汇合，生成混合程度极低的非均匀玻璃混合液。采用常规压延法工艺，将非均匀玻璃混合液压延成型，再在640℃下保温退火60min，制得流纹母玻璃板。

(2)基层母玻璃板的制备：以煤矸石为主要原料，具体配方为：55.0％煤矸石、5.0％石英砂、23.5％石灰石、9.0％白云石、5％纯碱、1.5％二氧化钛、0.5％三氧化二铬、0.5％三氧化二锑；配合料的化学成分的理论值为：47.31％SiO₂、14.00％Al₂O₃、21.28％CaO、3.18％MgO、1.16％K₂O、3.93％Na₂O、0.65％Sb₂O₃、4.99％Fe₂O₃、2.57％TiO₂、0.66％Cr₂O₃、其它0.27％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼120min，再降温至1400℃下保温60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液浇注到耐火模具中，在640℃下保温退火60min，冷却后制得基层母玻璃板。

(3)热处理：将由步骤(1)制得的表层母玻璃板叠于由步骤(2)制得的基层母玻璃板上，进入台车炉，于750℃下保温核化60min，再升温至1000℃，保温晶化150min，再降温至640℃，保温退火120min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板。

(4)将微晶玻璃复合板原板进行切割、打磨、抛光，制得表面具有由绿色与黄色组合的流线型流纹微晶玻璃复合板。

Claims

1.流纹微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

3)热处理：将由步骤1)制得的表层母玻璃板放置在由步骤2)制得的基层母玻璃板上面，再进入隧道窑或梭式窑或抽屉窑或辊道窑或台车炉，于650-800℃下保温30-90min，再升温至900-1050℃，保温60-180min，再降温至500-700℃，保温60-180min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板；

2.根据权利要求1所述的流纹微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于：所述的固体废物为煅烧污泥、粉煤灰或煤矸石。

3.根据权利要求1所述的流纹微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中将不同颜色的玻璃液进行非均匀混合操作为：将2-9种不同颜色的玻璃液中的1-8种不同颜色的玻璃液导入熔制剩下的那一种颜色的玻璃液的熔窑的供料道靠近熔窑冷却部一端，在熔窑供料道中设置搅拌设备，以不快于20r/min的速度对玻璃汇合液进行搅拌，生成在一定程度上混合的非均匀玻璃混合液。

4.根据权利要求1所述的流纹微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中将不同颜色的玻璃液进行非均匀混合操作为：将2-9种不同颜色的玻璃液中的1-8种不同颜色的玻璃液导入熔制剩下的那一种颜色的玻璃液的熔窑的供料道靠近熔窑冷却部一端，借助玻璃液在供料道中的粘性流动过程，生成部分混合的非均匀玻璃混合液。

5.根据权利要求1所述的流纹微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中将不同颜色的玻璃液进行非均匀混合操作为：将2-9种不同颜色的玻璃液中的1-8种不同颜色的玻璃液导入熔制剩下的那一种颜色的玻璃液的熔窑的供料道靠近出料口一端，不同颜色的玻璃液在经出料口流出时互相汇合，生成混合程度极低的非均匀玻璃混合液。