CN101224949A - 一种生态微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生态微晶玻璃及其制备方法，该生态微晶玻璃以煤矿废弃物煤矸石为主要原料，石英砂、石灰石和废玻璃等为辅助原料，以富氟碳铈钡矿稀选尾矿为晶核剂原料，其组分及其重量百分比含量为：SiO₂ 40～70％，CaO 10～20％，Al₂O₃ 5～15％，Fe₂O₃ 1～10％，BaO 1～5％，F 0.1～3％，TiO₂ 0.5～3％，稀土氧化物 1～5％。本发明综合利用煤矸石和富氟碳铈钡矿稀选尾矿等煤矿废弃物作为原料制备微晶玻璃，不仅可以节省成本，提高矿物废弃物的利用率，而且解决了矿物开采废弃物堆积产生的环境污染和安全问题。这种资源再生的生态微晶玻璃可作为高档建筑装饰和工业用材料。

Description

一种生态微晶玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种生态微晶玻璃及制造方法，属于工业废弃物的综合利用领域。

背景技术

微晶玻璃是玻璃在热处理的过程中通过控制玻璃晶化获得的一种含有大量微晶体的多相固体材料。由于微晶玻璃具有高强度、低膨胀、耐腐蚀、耐磨损、低介电损耗等综合性能，显示了广泛的应用前景。利用煤矸石和稀选尾矿等矿物废弃物生产微晶玻璃实现了变废为宝，既能保护生态环境，又使资源再生，符合我国可持续发展的战略。中国专利CN1216737C利用煤矸石制造微晶玻璃陶瓷复合板材。中国专利CN101024554A利用富稀土、铌、萤石稀选尾矿制造微晶玻璃。这些研究都是单独利用煤矸石或稀选尾矿生产微晶玻璃，不能充分利用各种矿物废料，势必增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以多种矿物废弃物为原料生产的生态微晶玻璃及其制备方法。

本发明提供的生态微晶玻璃是以煤矿废弃物煤矸石为主要原料，石英砂、石灰石和废玻璃等为辅助原料，以富氟碳铈钡矿稀选尾矿为晶核剂原料。生态微晶玻璃的组分及其重量百分比含量为：

SiO₂   40～70％，

CaO    10～20％，

Al₂O₃  5～15％，

Fe₂O₃  1～10％，

BaO    1～5％，

F      0.1～3％，

TiO₂   0.5～3％，

稀土氧化物1～5％。

上述的稀土氧化物可以为氧化铈、氧化镧或氧化钕。

本发明的生态微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)根据煤矸石和富氟碳铈钡矿稀选尾矿化学组成，按重量比配料，煤矸石30～70％，稀选尾矿10～50％，石英砂10～50％，石灰石10～50％，废玻璃0～15％；将上述物料球磨混合60～300min；

2)将球磨后的粉料在1350～1600℃熔化，保温60～200min，然后将玻璃熔体水淬成玻璃颗粒；

3)将水淬后的玻璃颗粒球磨，烘干后筛分，获得粒度小于2mm的玻璃粉末，将粉末装入模具中压制成型，然后放入高温炉内，以2～20℃/min的升温速率加热到600～850℃，保温60～240min，接着以2～20℃/min的升温速率加热到700～1000℃，晶化60～240min，然后随炉冷到室温，进行切割、打磨、抛光处理。

本发明的有益效果在于：

本发明综合利用煤矸石和富氟碳铈钡矿稀选尾矿等煤矿废弃物作为原料制备微晶玻璃，不仅可以节省成本，提高矿物废弃物的利用率，而且解决了矿物开采废弃物堆积产生的环境污染和安全问题。依据这两种矿物成分的特点，调整其不同的加入量，并通过辅料的配合，保证生产出性能良好的微晶玻璃。根据煤矸石和富氟碳铈钡矿稀选尾矿化学组成，按重量比配料，煤矸石加入量30～70％，稀选尾矿加入量10～50％。所生产出的微晶玻璃抗压强度400～580MPa，弯曲强度50～150MPa，耐酸性0.08～0.2，耐碱性0.05～0.08，可作为建筑上的装饰材料和工业材料。

具体实施方式

实施例1

采用河北峰峰煤矿的煤矸石，包钢稀土尾矿，根据这两种矿物的化学组成，按重量比配料：煤矸石30％，稀选尾矿30％，石英砂30％，石灰石5％，废玻璃5％。将配好的原料用球磨混合，混料时间为60min。将球磨后的粉料在高温炉内熔化，熔化温度为1350℃，保温时间为60min。将玻璃熔体淬水成玻璃颗粒后球磨，烘干后筛分得粒度小于2mm的玻璃粉末，装入模具压制成型，放入高温炉内，以2℃/min升温到600℃保温120min，然后以2℃/min升温到700℃保温120min，然后随炉冷到室温，最后经切割、打磨、抛光等表面处理，获得生态微晶玻璃。该微晶玻璃抗压强度400MPa，弯曲强度50MPa，耐酸性0.08，耐碱性0.08。

实施例2

采用河北峰峰煤矿的煤矸石，包钢稀土尾矿，根据这两种矿物的化学组成，按重量比配料：煤矸石50％，稀选尾矿10％，石英砂30％，石灰石6％，废玻璃4％。将配好的原料用球磨混合，混料时间为300min。将球磨后的粉料在高温炉内熔化，熔化温度为1500℃，保温时间为200min。将玻璃熔体淬水成玻璃颗粒后球磨，烘干后筛分得粒度小于2mm的玻璃粉末，装入模具压制成型，放入高温炉中以20℃/min升温到600℃保温180min，然后以5℃/min升温到700℃保温120min，然后随炉冷到室温，最后经切割、打磨、抛光等表面处理，获得生态微晶玻璃。该微晶玻璃抗压强度480MPa，弯曲强度60MPa，耐酸性0.1，耐碱性0.06。

实施例3

采用河北峰峰煤矿的煤矸石，包钢稀土尾矿，根据这两种矿物的化学组成，按重量比配料：煤矸石70％，稀选尾矿10％，石英砂10％，石灰石5％，废玻璃5％。将配好的原料用球磨混合，混料时间为300min。将球磨后的粉料在高温炉内熔化，熔化温度为1600℃，保温时间为200min。将玻璃熔体淬水成玻璃颗粒后球磨，烘干后筛分得粒度小于2mm的玻璃粉末，装入模具压制成型，放入高温炉中以10℃/min升温到850℃保温60min，然后以5℃/min升温到1000℃保温60min，然后随炉冷到室温，最后经切割、打磨、抛光等表面处理，获得生态微晶玻璃。该微晶玻璃抗压强度500MPa，弯曲强度80MPa，耐酸性0.1，耐碱性0.07。

实施例4

采用河北峰峰煤矿的煤矸石，包钢稀土尾矿，根据这两种矿物的化学组成，按重量比配料：煤矸石40％，稀选尾矿10％，石英砂30％，石灰石10％，废玻璃10％。将配好的原料用球磨混合，混料时间为240min。将球磨后的粉料在高温炉内熔化，熔化温度为1450℃，保温时间为200min。将玻璃熔体淬水成玻璃颗粒后球磨，烘干后筛分得粒度小于2mm的玻璃粉末，装入模具压制成型，放入高温炉中以10℃/min升温到800℃保温180min，然后以5℃/min升温到860℃保温120min，然后随炉冷到室温，最后经切割、打磨、抛光等表面处理，获得生态微晶玻璃。该微晶玻璃抗压强度460MPa，弯曲强度70MPa，耐酸性0.09，耐碱性0.08。

实施例5

采用河北峰峰煤矿的煤矸石，包钢稀土尾矿，根据这两种矿物的化学组成，按重量比配料：煤矸石35％，稀选尾矿15％，石英砂25％，石灰石10％，废玻璃15％。将配好的原料用球磨混合，混料时间为200min。将球磨后的粉料在高温炉内熔化，熔化温度为1550℃，保温时间为150min。将玻璃熔体淬水成玻璃颗粒后球磨，烘干后筛分得粒度小于2mm的玻璃粉末，装入模具压制成型，放入高温炉中以8℃/min升温到750℃保温200min，然后以3℃/min升温到800℃保温120min，然后随炉冷到室温，最后经切割、打磨、抛光等表面处理，获得生态微晶玻璃。该微晶玻璃抗压强度420MPa，弯曲强度60MPa，耐酸性0.08，耐碱性0.07。

Claims (3)

1.一种生态微晶玻璃，其特征是它的组分及其重量百分比含量为：

SiO₂    40～70％，

CaO     10～20％，

Al₂O₃   5～15％，

Fe₂O₃   1～10％，

BaO     1～5％，

F       0.1～3％，

TiO₂    0.5～3％，

稀土氧化物1～5％。

2.根据权利要求1所述的生态微晶玻璃，其特征在于稀土氧化物为氧化铈、氧化镧或氧化钕。

3.根据权利要求1所述的生态微晶玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据煤矸石和富氟碳铈钡矿稀选尾矿化学组成，按重量比配料，煤矸石30～70％，稀选尾矿10～50％，石英砂10～50％，石灰石10～50％，废玻璃0～15％；将上述物料球磨混合60～300min；

2)将球磨后的粉料在1350～1600℃熔化，保温60～200min，然后将玻璃熔体水淬成玻璃颗粒；

3)将水淬后的玻璃颗粒球磨，烘干后筛分，获得粒度小于2mm的玻璃粉末，将粉末装入模具中压制成型，然后放入高温炉内，以2～20℃/min的升温速率加热到600～850℃，保温60～240min，接着以2～20℃/min的升温速率加热到700～1000℃，晶化60～240min，然后随炉冷到室温，进行切割、打磨、抛光处理。