CN101823841A - 复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板及其制备方法，它是由粉煤灰微晶玻璃粒料与微晶玻璃釉料烧结而来的，其中粉煤灰微晶玻璃粒料是由粉煤灰、SiO₂、CaO、BaCO₃、MgO、B₂O₃等原料熔制而成；微晶玻璃釉料由Al₂O₃、SiO₂、CaO、Na₂CO₃或K₂CO₃、B₂O₃和着色剂等原料熔制而成。本发明本着多元少量的原则添加多种矿物原料，以解决或降低由于粉煤灰成分波动而对制备微晶玻璃装饰板材生产工艺的影响。并且根据调整微晶玻璃釉料熔块的成分和重量份可得到多种表面颜色的微晶玻璃装饰板材。

Description

复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑用装饰板材及其制备方法，具体地讲涉及一种利用粉煤灰为主要原料、通过烧结方法制备而成的微晶玻璃装饰板材及其制备方法。

背景技术

微晶玻璃板材是世界上最佳内外墙装饰材料，该产品无放射性、质感如石、光泽度高、颜色可调，广泛用于高级写字楼及星级宾馆内外墙、银行柜台台面、地铁站台墙面及柱面、家庭居室地面等装饰。与本发明有关的技术是利用粉煤灰为主要原料烧结而成的彩色微晶玻璃装饰板材。

中国专利申请号931157552公开了一种利用粉煤灰制备微晶玻璃的配方和工艺，它是将粉煤灰、二氧化硅、石英粉、氧化铝、氧化锌、氧化钙、纯碱、钾碱、硝酸钠、二氧化钛、萤石、白砒。其制备工艺包括：配料、高温熔化、熔化温度1400℃-1600℃，水淬、成型、高温晶化，晶化温度900℃-1300℃，时间10小时内，退火、脱模，最后对产品进行研磨、抛光、切割、包装即得到成品。

《粉煤灰综合利用》期刊2005年第一期刘金彩、曾利群公开了一种《烧结粉煤灰建筑微晶玻璃的研究》文章，其结论为：以粉煤灰为主要原料，适当添加玻璃生产的常用原料，采用烧结法能制造出微晶玻璃装饰板。粉煤灰用量占配合料的总量为25％～40％，合理的基础玻璃成分为：SiO₂ 43.0％～55.0％；Al₂O₃12.％～18.0％；CaO 12.0～16.0％；MgO 2.0％～4.0％；Na₂O 4.0％～13.0％。

上述两个专利文献存在的不足是：由于粉煤灰成分复杂，不同时间、不同地点产生的粉煤灰成分存在波动，粉煤灰成分的波动势必引起制备工艺参数发生偏差。一般来说，只有在基础玻璃颗粒开始大量析晶之前使烧结接近完成，才能得到气孔率低、致密度高的微晶玻璃；若由于粉煤灰成分波动导致原料成分变化，则有可能析晶过快使烧结难以继续进行，很难获得致密的产品；再者若粉煤灰成分波动导致原料成分变化而使最后的烧结摊平温度与原有设计的误差超过10℃，往往发生过烧或欠烧现象，使烧结出来的产品质量得不到保证。只有解决了粉煤灰成分波动问题，才有可能将粉煤灰制备微晶玻璃推广应用；另外，也很难获得颜色多样化的产品。

中国专利申请号200710010130.3公开了一种矿渣微晶玻璃，按重量百分比计的化学组成为：SiO₂ 39～67％，Al₂O₃ 5～16％，CaO 4～11％，MgO 5～32％，Fe₂O₃ 6～13％，B₂O₃ 0.1～0.7％，Na₂O 0.3～1.2％，Cr₂O₃ 0.1％～1％。该矿渣微晶玻璃是以粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr₂O₃为原料，利用熔融法制备而成。该技术采用熔融法，且需要核化剂，并且也未能解决粉煤灰、尾矿由于生产时间、地点不同而存在成分波动问题；。

另外，目前市场上出现的彩色微晶玻璃板均是在微晶玻璃粒料的配制过程中加入着色剂得到的，例如中国专利申请号93112352.6公开了一种含锂尾砂≥80％的彩色微晶玻璃及其制造方法，采用含锂尾砂80-100％作为玻璃的主要原料，外加适量的晶核剂、着色剂，所制成的彩色系列微晶玻璃，色彩多样：红、绿、米黄、银白、灰色等。这种工艺要加入适量的晶核剂，加入晶核剂后，容易导致烧结过程中析晶过快使烧结难以继续进行，很难获得致密的产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种质量稳定的、适用于室内外高档装饰的复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板，这种装饰板材机械性能高、耐热、耐腐蚀、颜色多样。

本发明同时提供一种制备这种装饰板的方法。

为达到上述目的，本发明的复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板是由粉煤灰微晶玻璃粒料与微晶玻璃釉料烧结而来的，其中：

粉煤灰微晶玻璃粒料由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰30-60份、SiO₂15-35份、CaO 5-20份、BaCO₃ 2-8份、MgO 0-5份、B₂O₃ 1-5份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 4-15份、CaF₂ 1-4份、Fe₂O₃ 0-3份、ZnO 1-8份、Sb₂O₃ 0.5-2份；

微晶玻璃釉料由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 4-10份、SiO₂ 45-60份、GaO 15-30份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 6-15份、B₂O₃ 1-5份、CaF₂ 0-5份、Sb₂O₃0.5-2份、BaCO₃ 0-7份、ZnO 0-9份、着色剂0-3份；

上述所有原料的粒度均为1-3um。

上述粉煤灰成分中要求Al₂O₃的含量不能超过50％，其余原料均为工业纯的粉末状。

本发明着色剂包括一些离子如Mn、Fe、Cu、Cr、V、Co、Ti、Ce(铈)、Nd(钕)等，它们的价电子在不同能级间跃迁，由此引起对可见光的选择性吸收，导致着色。这些离子可以不同的形式引入，以氧化物为多，但也有其他的方式，如Cu，氯化铜也可以引入铜离子导致着色。还有一些离子，以其他化合物形式引入，如硫化镉、硫化锑、硒硫化镉等。

本发明彩色微晶玻璃装饰板耐热、耐腐蚀、颜色多样，有白色、灰色、黑色、绿色、米黄色、蓝色、紫色等。依照建筑装饰用微晶玻璃行业JC/T872-2000标准，对本发明彩色微晶玻璃装饰板性能进行检测，弯曲强度为40-60MPa、莫氏硬度为5.5-7.5；在1％硫酸溶液室温浸泡650h后，质量损失率为0.02-0.15％且外观无变化；在1％氢氧化钠溶液室温浸泡650h后，质量损失率为0.02-0.15％且外观无变化，上述技术指标达到了标准要求。

为达到上述目的，本发明的工艺步骤如下：

第一步：制备粉煤灰微晶玻璃熔块

①准确称取粉煤灰30-60份、SiO₂ 15-35份、CaO 5-20份、BaCO₃ 2-8份、MgO 0-5份、B₂O₃ 1-5份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 4-15份、CaF₂ 1-4份、Fe₂O₃ 0-3份、ZnO 1-8份、Sb₂O₃ 0.5-2份，将上述原料倒入搅拌机中混合，搅拌1小时；

②将搅拌均匀的粉状原料倒入1400-1550℃的窑炉中，熔制2-4小时，水淬，取出烘干后形成熔块；

第二步：制备微晶玻璃釉料熔块

①称取Al₂O₃ 4-10份、SiO₂ 45-60份、CaO 15-30份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 6-15份、B₂O₃ 1-5份、CaF₂ 0-5份、Sb₂O₃ 0.5-2份、BaCO₃ 0-7份、ZnO 0-9份、着色剂0-3份；上述原料的粒度为1-3um，将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌1小时；

②将搅拌均匀的粉状原料倒入1400-1550℃的窑炉中，熔制2-4小时，水淬，取出烘干后形成熔块；

第三步：布料

将上述粉煤灰微晶玻璃熔块和微晶玻璃釉料熔块分别研磨成2mm以下的颗粒，根据用户需要的微晶玻璃板材的厚度，在成型模具上先铺设粉煤灰微晶玻璃颗粒做基体，然后再在其上铺设一层2-50mm厚的微晶玻璃釉料颗粒；

第四步：在晶化炉内烧结处理

以2-10℃/min的升温速率升至1050-1150℃温度范围内，保温1-2个小时；

第五步：冷却；

第六步：切边、抛光，加工成型。

上述份数均为重量份。

本发明的积极效果是：①本着多元少量的原则添加多种矿物原料，以解决或降低粉煤灰由于生产时间、地点不同所产生的成分波动，从而降低甚至完全解决粉煤灰成分波动对制备微晶玻璃装饰板材生产工艺的影响。因为只有在基础玻璃颗粒开始大量析晶之前使烧结接近完成，才能得到气孔率低、致密度高的微晶玻璃；而只有原料成分在一定范围内变化时，才能保证基础玻璃先烧结后析晶，若由于粉煤灰成分波动导致原料成分变化超出上述范围，则有可能析晶过快使烧结难以继续进行，很难获得致密的产品；若粉煤灰成分波动导致原料成分变化而使最后的烧结摊平温度与原有设计的误差超过10℃，往往发生过烧或欠烧现象，使烧结出来的产品质量得不到保证。只有解决了粉煤灰成分波动问题，才有可能将粉煤灰制备微晶玻璃推广应用。②颜色的灵活调控，根据调整微晶玻璃釉料熔块的成分和重量份可得到多种表面颜色的微晶玻璃装饰板材。

具体实施方式

下面以几种不同颜色的微晶玻璃装饰板材为例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一、绿色微晶玻璃装饰板材，

粉煤灰微晶玻璃熔块由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰35份、SiO₂ 31份、CaO 15份、BaCO₃ 2.5份、MgO 4份、B₂O₃ 4份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 8份、CaF₂ 3份、Fe₂O₃ 0份、ZnO 2份、Sb₂O₃ 1份；其中所用的粉煤灰的主要成分以及各成分含量为：SiO₂ 50.7％、Al₂O₃ 30.3％、Fe₂O₃ 6.5％、CaO 4.5％、SO₂2.5％、K₂O 2％、MgO 1.4％、TiO₂ 1.3％；

釉料熔块由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 8份、SiO₂ 52份、CaO 28份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 12份、B₂O₃ 4份、CaF₂ 1份、Sb₂O₃ 1份、BaCO₃ 1份、ZnO2份、着色剂CuCl₂ 0.5份。

制备方法如下：

(1)制备粉煤灰微晶玻璃熔块：按上述重量份称取基体玻璃原料，倒入搅拌机中混合搅拌1小时，然后倒入窑炉中，在1500℃熔制1.5小时，水淬，取出烘干后形成熔块；

(2)制备微晶玻璃釉料熔块：按上述重量份称取油料釉料原料，倒入搅拌机中混合搅拌1小时，然后倒入窑炉中，在1480℃熔制2小时，水淬，取出烘干后形成熔块；

(3)布料：将上述粉煤灰微晶玻璃熔块和微晶玻璃釉料熔块分别研磨成2mm以下的颗粒，然后在成型模具上先铺设粉煤灰微晶玻璃颗粒，然后再在其上铺设一层2-50mm厚的微晶玻璃釉料颗粒；

(4)在晶化炉内烧结处理：以5℃/min的升温速率升至1100℃温度范围内，保温1.5小时；

(5)冷却；

(6)切边、抛光，加工成型。

依照JC/T872-2000标准，经检测，其性能指标为：莫氏硬度为6.2、弯曲强度为53.4MPa、在1％硫酸溶液室温浸泡650h后的质量损失率为0.09％且外观无变化、在1％氢氧化钠溶液室温浸泡650h后的质量损失率为0.08％且外观无变化。

实施例二、米黄色微晶玻璃装饰板材

粉煤灰微晶玻璃熔块由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰55份、SiO₂ 18份、CaO 12份、BaCO₃ 4份、MgO 2份、B₂O₃ 2份、Na₂CO₃或K₂CO₃5份、CaF₂2份、Fe₂O₃ 0份、ZnO 4份、Sb₂O₃ 1份；其中所用的粉煤灰的成分以及各成分含量为：SiO₂ 58.4％、Al₂O₃ 18.8％、Fe₂O₃ 4.5％、CaO 1O.5％、SO₂ 2.5％、K₂O 2.2％、MgO 1.5％、TiO₂ 1.1％；

釉料熔块由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 8份、SiO₂ 50份、CaO 24份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 7份、B₂O₃ 3份、CaF₂ 2份、Sb₂O₃ 1份、BaCO₃ 3份、ZnO 6份、着色剂Fe₂O₃ 2份。

实施例二的制备方法和实施例一基本相同，不同的是，基体玻璃料的熔制温度为1530℃，时间为2小时；釉料的熔制温度为1520℃，时间为2小时；升温速率为7℃/min，烧结温度为1120℃，保温时间为2小时。

依照JC/T872-2000标准，经检测，其性能指标为：莫氏硬度为6.8、弯曲强度为48.1MPa、在1％硫酸溶液室温浸泡650h后的质量损失率为0.11％且外观无变化、在1％氢氧化钠溶液室温浸泡650h后的质量损失率为0.09％且外观无变化。

实施例三、蓝色微晶玻璃装饰板材

粉煤灰微晶玻璃熔块由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰45份、SiO₂ 26份、CaO 8份、BaCO₃ 6份、MgO 0份、B₂O₃ 1份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 12份、CaF₂1份、Fe₂O₃ 2份、ZnO 6份、Sb₂O₃ 1份；其中所用的粉煤灰的成分以及各成分含量为：SiO₂ 44.7％、CaO 21.3％、Al₂O₃ 20.6％、Fe₂O₃ 7.1％、Na₂O 2.0％、SO₂ 1.5％、MgO 1.3％、TiO₂ 1.2％；

釉料熔块由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 7份、SiO₂ 55份、GaO 18份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 8份、B₂O₃ 2份、CaF₂ 4份、Sb₂O₃ 1份、BaCO₃ 6份、ZnO 7份、着色剂CoO 1.5份；

实施例三的制备方法和实施例一基本相同，不同的是，基体玻璃料的熔制温度为1460℃，时间为2小时；釉料的熔制温度为1480℃，时间为1小时；升温速率为4℃/min，烧结温度为1080℃，烧结保温时间为1小时。

依照JC/T872-2000标准，经检测，其性能指标为：莫氏硬度为6.5、弯曲强度为55.7MPa、在1％硫酸溶液室温浸泡650h后的质量损失率为0.09％且外观无变化、在1％氢氧化钠溶液室温浸泡650h后的质量损失率为0.10％且外观无变化。

从上述三个实施例也可以看出，虽然粉煤灰的成分存在波动，但制备工艺偏差较小，制备出来的产品质量比较稳定，这说明本发明彻底解决了因粉煤灰成分波动而带来的对制备工艺的影响。

本发明的实施例中的色彩并不局限于实施例中所述，还有白色、灰色、黑色、紫色等等，本领域技术人员可以根据需要，按照本发明的技术方案和本领域公知常识即可制备出所需要色彩的装饰板。

三个实施例具体配比见下表(表中配比均为重量份)。

Claims (5)

1.一种复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板，其特征在于，它是由粉煤灰微晶玻璃粒料与微晶玻璃釉料烧结而来的，其中：

粉煤灰微晶玻璃粒料由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰30-60份、SiO₂15-35份、CaO 5-20份、BaCO₃ 2-8份、MgO 0-5份、B₂O₃ 1-5份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 4-15份、CaF₂ 1-4份、Fe₂O₃ 0-3份、ZnO 1-8份和Sb₂O₃ 0.5-2份；

微晶玻璃釉料由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 4-10份、SiO₂ 45-60份、CaO 15-30份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 6-15份、B₂O₃ 1-5份、CaF₂ 0-5份、Sb₂O₃0.5-2份、BaCO₃ 0-7份、ZnO 0-9份和着色剂0-3份；

上述所有原料的粒度均为1-3um；

上述粉煤灰成分中要求Al₂O₃的含量不能超过50％。

2.如权利要求1所述的复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板，其特征在于，

所述的粉煤灰微晶玻璃熔块由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰35份、SiO₂ 31份、CaO 15份、BaCO₃ 2.5份、MgO 4份、B₂O₃ 4份、Na₂CO₃或K₂CO₃8份、CaF₂ 3份、Fe₂O₃ 0份、ZnO 2份、Sb₂O₃ 1份；

所述的釉料熔块由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 8份、SiO₂ 52份、CaO 28份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 12份、B₂O₃ 4份、CaF₂ 1份、Sb₂O₃ 1份、BaCO₃ 1份、ZnO2份、着色剂CuCl₂ 0.5份。

3.如权利要求1所述的复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板，其特征在于，

所述的粉煤灰微晶玻璃熔块由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰55份、SiO₂18份、CaO 12份、BaCO₃4份、MgO 2份、B₂O₃ 2份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 5份、CaF₂ 2份、Fe₂O₃ 0份、ZnO 4份、Sb₂O₃ 1份；

所述的釉料熔块由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 8份、SiO₂ 50份、CaO 24份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 7份、B₂O₃ 3份、CaF₂ 2份、Sb₂O₃ 1份、BaCO₃3份、ZnO 6份、着色剂Fe₂O₃ 2份。

4.如权利要求1所述的复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板，其特征在于，

所述的粉煤灰微晶玻璃熔块由以下重量份的原料熔制而成：粉煤灰45份、SiO₂ 26份、CaO 8份、BaCO₃ 6份、MgO 0份、B₂O₃ 1份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 12份、CaF₂ 1份、Fe₂O₃ 2份、ZnO 6份、Sb₂O₃ 1份；

所述的釉料熔块由以下重量份的原料熔制而成：Al₂O₃ 7份、SiO₂ 55份、CaO 18份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 8份、B₂O₃ 2份、CaF₂ 4份、Sb₂O₃ 1份、BaCO₃ 6份、ZnO 7份、着色剂CoO 1.5份。

5.一种制备权利要求1所述的复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板的方法，其特征在于，步骤如下：

第一步：制备粉煤灰微晶玻璃熔块

①准确称取粉煤灰30-60份、SiO₂ 15-35份、CaO 5-20份、BaCO₃ 2-8份、MgO 0-5份、B₂O₃ 1-5份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 4-15份、CaF₂ 1-4份、Fe₂O₃ 0-3份、ZnO 1-8份、Sb₂O₃ 0.5-2份，将上述粒度均为1-3um的原料倒入搅拌机中混合，搅拌1小时；上述粉煤灰成分中要求Al₂O₃的含量不能超过50％；

②将搅拌均匀的粉状原料倒入1400-1550℃的窑炉中，熔制2-4小时，水淬，取出烘干后形成熔块；

第二步：制备微晶玻璃釉料熔块

①称取Al₂O₃ 4-10份、SiO₂ 45-60份、CaO 15-30份、Na₂CO₃或K₂CO₃ 6-15份、B₂O₃ 1-5份、CaF₂ 0-5份、Sb₂O₃ 0.5-2份、BaCO₃ 0-7份、ZnO 0-9份、着色剂0-3份；上述原料的粒度为1-3um，将上述粒度均为1-3um的原料倒入搅拌机中混合搅拌1小时；

②将搅拌均匀的粉状原料倒入1400-1550℃的窑炉中，熔制2-4小时，水淬，取出烘干后形成熔块；

第三步：布料

将上述粉煤灰微晶玻璃熔块和微晶玻璃釉料熔块分别研磨成2mm以下的颗粒，根据设计的微晶玻璃板材的厚度，在成型模具上先铺设粉煤灰微晶玻璃颗粒做基体，然后再在其上铺设一层2-50mm厚的微晶玻璃釉料颗粒；

第四步：在晶化炉内烧结处理

以2-10℃/min的升温速率升至1050-1150℃温度范围内，保温1-2个小时；

第五步：冷却；

第六步：切边、抛光，加工成型。