CN101125735A - 一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法 - Google Patents

一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101125735A
CN101125735A CNA2007100527645A CN200710052764A CN101125735A CN 101125735 A CN101125735 A CN 101125735A CN A2007100527645 A CNA2007100527645 A CN A2007100527645A CN 200710052764 A CN200710052764 A CN 200710052764A CN 101125735 A CN101125735 A CN 101125735A
Authority
CN
China
Prior art keywords
yellow phosphorus
microcrystalline glass
casting
glass
percent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007100527645A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101125735B (zh
Inventor
沈毅
李甫
雷新荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN200710052764A priority Critical patent/CN101125735B/zh
Publication of CN101125735A publication Critical patent/CN101125735A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101125735B publication Critical patent/CN101125735B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，包括以下步骤：①准备原料，原料组分及其质量百分含量为：黄磷渣30～50％，SiO240～60％，Al2O32～10％，B2O31～3％，ZnO3～7％，CaF21～5％，②均匀混合；③高温熔制、均化混合原料，得到玻璃熔体；④将所得玻璃熔体浇注成型得到浇注件；⑤将浇注件通过高温退火后直接进行热处理，核化温度650℃，核化时间1h；晶化温度1040℃，晶化时间2～3h；⑥冷却，脱模即可。本发明的有益效果在于：1)工艺流程显著简化；2)热量有效利用，节约能源，降低成本；3)制得的产品组分均匀，几乎无气孔；4)可以生产形状复杂的异型板材。

Description

一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法
技术领域
本发明涉及一种磷矿渣微晶玻璃的制备方法，具体是涉及一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法。
背景技术
磷矿渣微晶玻璃是以磷渣为原料制备仿石材微晶玻璃，具有良好的理化性能和优于天然石材和高档建陶产品的装饰效果。可进一步提高磷矿废渣资源化利用，实现经济再循环；缓解环境污染，走可持续发展道路等。
制备磷矿渣微晶玻璃的方法较多，根据成型的方法不同可分为烧结法、浇注法和压延法等。现有成熟技术往往采用烧结法，已有相关文献报道利用烧结法成功制备出性能良好的磷矿渣微晶玻璃。但该工艺流程较为繁琐，制得产品气孔率较高，且其难以制备形状复杂的异型板材，因而其产业化应用受到一定限制。目前尚未出现应用热态浇注法来制备黄磷矿渣微晶玻璃。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种，提供一种工艺流程简单、能耗低、理化性能好、可生产异型板材的热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：
一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，其不同之处在于包括以下步骤：
①准备原料，原料组分及其质量百分含量为：
黄磷渣30～50％，SiO2 40～60％，Al2O3 2～10％，B2O3 1～3％，ZnO 3～7％，CaF2 1～5％，
②均匀混合上述原料；
③高温熔制、均化混合原料，得到玻璃熔体；
④将所得玻璃熔体浇注成型得到浇注件；
⑤将浇注件通过高温退火后直接进行热处理，核化温度650℃，核化时间1h；晶化温度1040℃，晶化时间2～3h；
⑥冷却，脱模，即得黄磷矿渣微晶玻璃；
按上述方案，所述黄磷渣各主要化学成分含量(w/％)为：
CaO 40～60 SiO2 20～45 Al2O3 3～6 MgO 0.5～1.5
Na2O 0～0.5 K2O 0～0.9 Fe2O3 0～1.5 P2O5 1～3；
按上述方案，所述的步骤③高温熔制时，室温～100℃升温速率为3～5℃/min，从100～900℃升温速率为3～5℃/min，保温45～60min，从900～1500℃升温速率为1～2℃/min，再保温1～2h。
按上述方案，所述的浇注成型模具为金属模具。
按上述方案，所述的浇注件高温退火时所达到的温度为550℃，从550～650℃升温速率为3～5℃/min，从650～1040℃升温速率为2～4℃/min。
按上述方案，所述的冷却为炉冷。
由上述原料配制而成的组分，各化学组分及其含量为(w/％)：
  成分   SiO2   CaO   Al2O3  B2O3   ZnO   CaF2
  含量   55～65   15～25   6～13  0.7～1.2   4～6   3～5
下面详细介绍本发明的制备过程及其原理：
第①步所说的按设计配方准备原料(质量)，所设计配方直接影响黄磷矿渣微晶玻璃的熔融及析晶过程以及最终所析出的主晶相种类，从而影响玻璃制品的微观结构及理化性能。黄磷矿渣微晶玻璃属于CaO-Al2O3-SiO2三元系统，可能形成的主晶相为硅灰石、钙长石、透辉石等。各种矿物具有不同的理化性能，根据最终所确定的主晶相，而把配方组成限定在该相区。因钙长石具有热膨胀系数小、介电常数小、介电损耗低等优点，因而上述所设计配方组成定在钙长石相区，靠近三元低共熔点附近。SiO2是网络形成体，适当增加有利于缓解高温析晶倾向，但含量过高会使玻璃难度太大，制品难以析晶，一般引入55～65％(质量)。CaO对熔体结晶能力影响较大，太少制品不易析晶，太多会使制品严重失透，成型发生困难，因此一般引入15～25％(质量)。Al2O3含量一般引入6～13％(质量)Al2O3含量不能过高，否则会造成玻璃熔融困难，抑制玻璃的分相与析晶，但Al2O3含量太少会造成制品结晶不均匀，晶粒较粗，不能获得良好的结晶制品。另外，为了调节熔体的工艺性质，满足晶化的要求，还需加入一定量的助熔剂和晶核剂。B2O3是网络中间体，有利于改善玻璃的熔制过程。F-离子可取代氧离子进入玻璃网络，削弱了玻璃网络结构，使玻璃发生分相，进而促进玻璃析晶。因此，基于各种因素对熔制和晶化过程以及最终制品的性能的影响最终而确定配方。
第②步所说的原料必须混合均匀，否则会使原料产生分层，从而影响基础玻璃熔融液的均化效果，最终影响黄磷矿渣微晶玻璃的理化性能。
第③步所说的熔融时室温～100℃升温速率为3～5℃/min，100～900℃升温速率为3～5℃/min，900～1500℃升温速率为1～2℃/min。其中，900℃左右原料中的碳酸盐等会发生分解，为了使玻璃熔融前气体全部放出必须进行保温。900～1500℃阶段为玻璃的均化澄清阶段，因此其升温速率不能太快，否则会使玻璃液产生不均，从而影响微晶玻璃的析晶过程及产品的质量。
第⑤步所说的升温速率为2～4℃/min。升温过程中是晶核长大过程，因此应严格控制其升温速率。同时，晶化温度一般高于玻璃转化点20～30℃，由基础玻璃差热分析图(图1)可知，玻璃在625℃左右发生玻璃化转变，因而其晶化温度设制为650℃。由析晶放热峰以及所确定的主晶相形成温度因而设定其晶化温度为1040℃。冷却时采用炉冷，否则会使制品内部残留较大内应力，降低黄磷矿渣微晶玻璃的机械性能。
本发明的有益效果在于：
1)采用热态浇注法制备的黄磷矿渣微晶玻璃其工艺流程显著简化；
2)本发明可以直接使用经高炉熔融后的黄磷渣熔融液为原料，达到热量有效利用，节约能源，降低成本；
3)且该工艺制得的产品组分均匀，几乎无气孔，因而理化性能显著提高；
4)可以生产形状复杂的异型板材，扩大应用范围。
附图说明
图1为基础玻璃差热分析图；
图2为本发明的黄磷矿渣微晶玻璃晶化处理温度曲线；
图3为热处理后样品的XRD图谱；
图4为热处理后样品的SEM照片。
具体实施方式
实施例一：
采用贵州开阳黄磷渣为主原料(化学成分见表1)，按所设计配方优选了配方化学组分的配比(见表2)、据具体所采用原料计算、称量原料及原料配比(质量比见表3)。除黄磷矿渣外，其他试剂均为分析纯。用陶瓷研钵研磨，混合均匀，时间为45min。然后置于氧化铝坩埚内，放入SSX-12-16型硅钼棒高温炉中于1480℃熔融。室温～100℃升温速率为3℃/min，100℃保温40min，100～900℃升温速率为4℃/min，900～1480℃升温速率为2℃/min。将熔融液倒入金属模具成型，并立刻将其放入马弗炉中退火至550℃后，以5℃/min的升温速率升至650℃进行核化，核化时间1h，在1040℃晶化，晶化时间2.5h，升温速率3℃/min(晶化温度处理曲线见图2)。最后关闭炉门随炉冷却，脱模取出样品。
表1贵州开阳黄磷渣化学成分含量(w/％)
成分   SiO2   Al2O3  Fe2O3   MgO   CaO  Na2O   K2O   TiO2   P2O5   MnO   烧失
含量   41.55   4.62   1.21   1.32   46.38   0.33   0.71   0.27   2.26   0.05   0.70
表2优选配方化学组分配比(w/％)
  成分  SiO2   CaO   Al2O3   B2O3   ZnO   CaF2
  含量   60    20    10     1     5     4
表3以优选配方计算所得原料配比(w/％)
  原料   黄磷渣   SiO2  Al2O3  B2O3    ZnO     CaF2
  含量    37.5   48.5   3.2   1.8    5.0     4.0
检测样品物相采用D8-Advance型X射线衍射仪测定其X射线衍射谱(样品X射线衍射谱见图3)。观察样品显微结构采用荷兰FEI有限公司Quant-200型环境扫描电镜测定其表面形貌(样品SEM照片见图4)。经物相分析知主晶相为钙长石[Anorthite CaSi2Al2O8](图3a)，并含有少量石英相(α-SiO2)(图3b)。钙长石(CaSi2Al2O8)晶体呈板状，同时在板状钙长石晶体间析出有少量蠕虫状石英晶体。晶体分布较为均匀，石英晶体呈集合体。同时，用HS-19A型肖氏硬度计检测其硬度为57.2，制品硬度较高。
实施例二：
与实施例一不同的是采用湖北兴山兴发集团黄磷渣为主原料(其主要化学成分见表4)，按所设计配方计算、称量原料，原料及原料配比(质量比见表5)。其它同实施例一。
表4湖北兴山兴发集团黄磷渣样品主要成分(w/％)
成分   CaO   SiO2   Al2O3   MgO   Fe2O3  MnO   P2O5
含量   49.97   37.86   4.04   0.60   0.06   0   2.06
表5以优选配方计算所得原料配比(w/％)
 原料   矿渣  SiO2  Al2O3  B2O3   ZnO   CaF2
 含量   37.0  44.3   8.2   1.7   4.9   3.9
实施例三：
与实施例一不同的是采用贵州贵阳黄磷渣为主原料(其主要化学成分见表6)，并按所设计配方计算、称量原料，原料及原料配比(质量比见表7)。其它同实施例一。
表6贵州贵阳黄磷渣化学成分含量(w/％)
 成分   SiO2   Al2O3   Fe2O3   FeO   MgO   CaO   Na2O   K2O   F   TiO2   P2O5   MnO   烧失
 含量   38.79   4.78   0.10   0.02   1.00   50.32   0.32   0.42   2.40   0.11   1.36   0.03   0.12
表7以优选配方计算所得原料配比(w/％)
  原料   矿渣   SiO2   Al2O3   B2O3    ZnO    CaF2
  含量   37.6   46.1   8.3   1.8    5.1    1.1
实施例四：
与实施例三采用相同的黄磷渣为主原料(其主要化学成分见表6)，并按所设计配方计算、称量原料，原料及原料配比(质量比见表8)。其它同实施例三。
表8以优选配方计算所得原料配比(w/％)
  原料 黄磷渣   SiO2  Al2O3   B2O3   ZnO   CaF2
  含量   30.6   56.1   2.3   3.0   5.9    2.1
实施例五：
与实施例一采用相同的黄磷渣为主原料(其主要化学成分见表1)，并按所设计配方计算、称量原料，原料及原料配比(质量比见表9)。其它同实施例一。
表9以优选配方计算所得原料配比(w/％)
  原料   黄磷渣   SiO2   Al2O3   B2O3   ZnO    CaF2
  含量    48.7   42.8    1.3   3.0   3.0    1.2

Claims (6)

1.一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，其特征在于包括以下步骤：
①准备原料，原料组分及其质量百分含量为：
黄磷渣30～50％，SiO2 40～60％，Al2O3 2～10％，B2O3 1～3％，ZnO 3～7％，CaF2 1～5％，
②均匀混合上述原料；
③高温熔制、均化混合原料，得到玻璃熔体；
④将所得玻璃熔体浇注成型得到浇注件；
⑤将浇注件通过高温退火后直接进行热处理，核化温度650℃，核化时间1h；晶化温度1040℃，晶化时间2～3h；
⑥冷却，脱模，即得黄磷矿渣微晶玻璃。
2.按权利要求1所述的热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，其特征在于所述黄磷渣备主要化学成分含量(w/％)为：
CaO  40～60  SiO2 20～45  Al2O3 3～6    MgO  0.5～1.5
Na2O 0～0.5  K2O  0～0.9  Fe2O3 0～1.5  P2O5 1～3。
3.按权利要求1或2所述的热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，其特征在于所述的步骤③高温熔制时，室温～100℃升温速率为3～5℃/min，从100～900℃升温速率为3～5℃/min，保温45～60min，从900～1500℃升温速率为1～2℃/min，再保温1～2h。
4.按权利要求3所述的热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，其特征在于所述的浇注件高温退火时所达到的温度为550℃，从550～650℃升温速率为3～5℃/min，从650～1040℃升温速率为2～4℃/min。
5.按权利要求1或2所述的热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，其特征在于所述的浇注成型模具为金属模具。
6.按权利要求1或2所述的热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法，其特征在于所述的冷却为炉冷。
CN200710052764A 2007-07-17 2007-07-17 一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法 Expired - Fee Related CN101125735B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200710052764A CN101125735B (zh) 2007-07-17 2007-07-17 一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200710052764A CN101125735B (zh) 2007-07-17 2007-07-17 一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101125735A true CN101125735A (zh) 2008-02-20
CN101125735B CN101125735B (zh) 2010-05-19

Family

ID=39093890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200710052764A Expired - Fee Related CN101125735B (zh) 2007-07-17 2007-07-17 一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101125735B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101851065A (zh) * 2010-05-20 2010-10-06 明光市华慧微晶铸石有限公司 利用高温磷渣熔液生产微晶材料的生产工艺
CN105669033A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 武汉理工大学 利用黄磷矿渣制备乳浊玻璃装饰板的方法
CN110217995A (zh) * 2019-06-12 2019-09-10 内蒙古科技大学 熔融高炉渣和粉煤灰协同制备微晶玻璃的方法
CN110577359A (zh) * 2019-10-23 2019-12-17 青岛青力环保设备有限公司 一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备方法
CN116332512A (zh) * 2023-03-16 2023-06-27 东北大学 一种利用赤泥尾渣制备透明玻璃和内含针状晶体微晶玻璃的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT366984B (de) * 1977-12-20 1982-05-25 Wessel Werk Gmbh Verfahren zur raffinierenden aufbereitung der bei der thermischen phosphorgewinnung aus phosphaten anfallenden silikatischen schlackenphase
CN1022617C (zh) * 1991-04-26 1993-11-03 连云港市特种灯泡厂 磷尾矿渣制微晶玻璃大理石的方法
CN1868946A (zh) * 2006-06-06 2006-11-29 武汉理工大学 一种废渣微晶玻璃及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101851065A (zh) * 2010-05-20 2010-10-06 明光市华慧微晶铸石有限公司 利用高温磷渣熔液生产微晶材料的生产工艺
CN105669033A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 武汉理工大学 利用黄磷矿渣制备乳浊玻璃装饰板的方法
CN110217995A (zh) * 2019-06-12 2019-09-10 内蒙古科技大学 熔融高炉渣和粉煤灰协同制备微晶玻璃的方法
CN110577359A (zh) * 2019-10-23 2019-12-17 青岛青力环保设备有限公司 一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备方法
CN110577359B (zh) * 2019-10-23 2023-01-20 青岛青力环保设备有限公司 一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备方法
CN116332512A (zh) * 2023-03-16 2023-06-27 东北大学 一种利用赤泥尾渣制备透明玻璃和内含针状晶体微晶玻璃的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101125735B (zh) 2010-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107188411B (zh) 一种利用锰合金冶炼高温熔渣制备微晶石的方法
CN105884184B (zh) 一种高炉熔渣制备微晶玻璃的微晶化方法
CN105417950B (zh) 一种微晶材料助熔成核剂及其制备方法
CN106810079B (zh) 利用花岗岩废渣制备云母微晶玻璃的方法
CN101037298A (zh) 综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法
CN101125735B (zh) 一种热态浇注法制备黄磷矿渣微晶玻璃的方法
CN103145338A (zh) 一种含氟、钾、钠、稀土高炉渣微晶玻璃的制备方法
CN105130196B (zh) 制备陶瓷玻璃板的工艺及该工艺所得板及其用途
CN105731808A (zh) 一种制备微晶玻璃的方法
CN105174723A (zh) 一种利用脱硫粉煤灰制备微晶玻璃的方法
CN110156333A (zh) 晶体有序生长的微晶玻璃的制备方法
US20240076229A1 (en) Method for preparing lead smelting slag glass-ceramics based on the oxidation of silicon-rich silicon smelting slag and composition adjustment
Li et al. Effect of ZnO on the crystallization behavior and properties of SiO2–CaO–Al2O3–Fe2O3 glass-ceramics prepared from simulated secondary slag after reduction of copper slag
CN105152536A (zh) 一种利用铬铁合金渣合成微晶玻璃材料的方法
CN108083641B (zh) 一种高力学性能的微晶玻璃的制备方法
CN107879631B (zh) 适合高炉熔渣微晶玻璃的成分调质料及其调质方法
CN101314521B (zh) 一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法
CN101948248B (zh) 一种利用磷渣制备微晶玉石板的方法
CN106673449A (zh) 一种铜渣二次渣的利用方法
CN108395105A (zh) 一种利用铜银尾矿和废玻璃制备微晶玻璃的方法
CN101786796A (zh) 用高硅铁尾矿制造低膨胀微晶玻璃的方法
CN112851123A (zh) 一种用镍铁渣制备顽火辉石/尖晶石复相微晶玻璃的方法
CN102249546A (zh) 纳晶板材及其生产方法
CN105669033A (zh) 利用黄磷矿渣制备乳浊玻璃装饰板的方法
CN113548801B (zh) 一种利用飞灰制备微晶玻璃的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100519

Termination date: 20100717