CN102086092B - 一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法 - Google Patents
一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，属于资源综合利用与材料制备领域。该方法首先以陶瓷抛光废料为基础原料，调节适当配料点，高温烧成，水淬，获得基础玻璃，再掺入适量添加剂，研磨混匀，并经特定热处理，制备泡沫玻璃，最后将制备好的泡沫玻璃进行微晶化热处理，再经过精密退火，即得微晶泡沫玻璃。本发明具有生产成本低、产品质量好、生产操作简单、无二次污染等优点。制品体积密度仅为普通泡沫微晶玻璃的2/3左右，其他性能均良好。
Description
技术领域
本发明属于资源综合利用与材料制备技术领域，具体涉及一种利用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法。
背景技术
微晶泡沫玻璃由玻璃相、晶体和气孔三部分组成。在均匀分布着大量气孔的玻璃相基体中，分布着大量的微小晶体，使玻璃与晶体网络连结在一起，形成玻晶交织结构，是一种性能优越的新型多功能材料。这种多功能材料大多数以废玻璃为主要原料制备微晶泡沫玻璃。
由于陶瓷抛光废料中的少量分相氧化物是性能优良的晶核剂，近年来，许多科研工作者尝试以陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃。但陶瓷抛光废料成分较为复杂，且分相氧化物含量过高，易引起晶化不均，故在微晶泡沫玻璃成分设计和热处理工艺选择上难度很大。尽管许多学者从事以陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的研究，但进展甚微，而且多数研究的陶瓷抛光废料是以填料形式利用的，用量较少，不便于推广。本发明是以陶瓷抛光废料为主要原料，用量较大。
微晶泡沫玻璃的制备过程包含发泡和微晶化两个过程，且这两个过程在热处理过程中不易兼顾，且共同制约着制品的性能。在制备微晶泡沫玻璃过程中通常是以一个过程为主，兼顾另一过程。为了流程化作业，多以发泡过程为主，微晶化过程为辅，对晶粒尺寸和晶粒分布的均匀程度不能很好的把握。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法。该方法首先以陶瓷抛光废料为基础原料，调节适当配料点，高温烧成，水淬，获得基础玻璃。再掺入适量添加剂，研磨混匀，并经特定热处理，制备泡沫玻璃。最后将制备好的泡沫玻璃进行微晶化热处理，再经过精密退火，即得微晶泡沫玻璃。
本发明是通过下述工艺步骤实现的：
1、以陶瓷抛光废料为基础原料(按重量％)40％-60％，适当引入铝质15％-25％和硅质25％-35％原料，调整配料点。其氧化硅含量为45％～65％，氧化钠含量为10％～25％，氧化钙含量为5％～15％。再将配合料在1350℃焙烧3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至160～180目，再适当添加粒度为180～200目的添加剂，共同粉磨3～10min。添加剂的种类及掺量分别为：发泡剂碳酸钙0.5％～2％、稳泡剂磷酸钠2％～8％、助熔剂硼砂2％～8％。
3、将配合料以8～20℃/min的升温速度，升温至900℃～930℃，保温15～25min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10～20℃/min的升温速度升温至700～760℃，保温60～120min，使泡沫玻璃充分核化；再以8～15℃/min的升温速度，升温至800～900℃，保温60～120min，使泡沫玻璃充分晶化。
5、退火时以15～20℃/min的降温速度快速降温至600～650℃，保温50～100min，再随炉自然降温至室温。
本发明的特点是将发泡过程单独进行，再对制备好的泡沫玻璃进行微晶化处理，得到微晶泡沫玻璃，既方便控制泡径大小及泡孔的分布情况，又能够很好的控制晶粒尺寸和晶粒分布的均匀程度。所制得的微晶泡沫玻璃体积密度仅为普通矿渣微晶泡沫玻璃的2/3左右，性能十分优异。
实施方式：
实例一
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为62.76％，氧化钠含量为15.20％，氧化钙含量为6.5％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：发泡剂碳酸钙0.5％、稳泡剂磷酸钠5％、助熔剂硼砂5％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温15min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至760℃，保温120min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温120min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
实例二
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为61.57％，氧化钠含量为15.22％，氧化钙含量为6.92％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠6％、硼砂6％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温15min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以以10℃/min的升温速度升温至740℃，保温100min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温100min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
实例三
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为59.78％，氧化钠含量为15.24％，氧化钙含量为7.55％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.5％、磷酸钠8％、硼砂8％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至890℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至730℃，保温80min；再以15℃/min的升温速度，升温至900℃，保温80min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
实例四
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为55.34％，氧化钠含量为15.37％，氧化钙含量为9.21％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠5％、硼砂6％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至910℃，保温15min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至740℃，保温80min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温100min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
实例五
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为62.76％，氧化钠含量为15.20％，氧化钙含量为6.5％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙0.5％、磷酸钠5％、硼砂5％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至740℃，保温120min；再以15℃/min的升温速度，升温至880℃，保温100min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
实例六
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为61.57％，氧化钠含量为15.22％，氧化钙含量为6.92％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠6％、硼砂6％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至750℃，保温80min；再以15℃/min的升温速度，升温至880℃，保温80min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
实例七
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为59.78％，氧化钠含量为15.24％，氧化钙含量为7.55％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.5％、磷酸钠8％、硼砂8％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至890℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至730℃，保温100min；再以15℃/min的升温速度，升温至880℃，保温80min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
实例八
1、以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点。其氧化硅含量为55.34％，氧化钠含量为15.37％，氧化钙含量为9.21％。再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃。
2、将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min。添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠5％、硼砂6％。
3、将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃。
4、将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至730℃，保温100min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温100min。
5、退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
性能指标如下：
结果结论：
本发明的方法，将发泡和微晶化处理过程单独进行，既方便控制泡径大小及泡孔的分布情况，又能够很好的控制晶粒尺寸和晶粒分布的均匀程度。具有生产成本低、产品质量好、生产操作简单、无二次污染、制品体积密度低等优点。
另外，本发明的方法制备的泡沫玻璃性能也已达到普通泡沫玻璃的标准，生产上便于灵活运作，可将泡沫玻璃直接作为成品销售，滞销的泡沫玻璃还可进行微晶化处理，转为微晶泡沫玻璃，能够更好的应对市场需求。
Claims (9)
1.一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法首先以陶瓷抛光废料为基础原料，调节适当配料点，高温烧成，水淬，获得基础玻璃，再掺入适量添加剂，研磨混匀，并经特定热处理，制备泡沫玻璃，最后将制备好的泡沫玻璃进行微晶化热处理，再经过精密退火，即得微晶泡沫玻璃，该方法是通过下述工艺步骤实现的：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料40％-60％，适当引入铝质15％-25％和硅质25％-35％原料，调整配料点，其氧化硅含量为45％～65％，氧化钠含量为10％～25％，氧化钙含量为5％～15％，再将配合料在1350℃焙烧3小时后水淬，制得基础玻璃，上述原料按重量百分比配制；
(2)将基础玻璃磨细至160～180目，再适当添加粒度为180～200目的添加剂，共同粉磨3～10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙0.5％～2％、磷酸钠2％～8％、硼砂2％～8％；
(3)将配合料以8～20℃/min的升温速度，升温至900℃～930℃，保温15～25min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10～20℃/min的升温速度升温至700～760℃，保温60～120min，使泡沫玻璃充分核化；再以8～15℃/min的升温速度，升温至800～900℃，保温60～120min，使泡沫玻璃充分晶化；
(5)退火时以15～20℃/min的降温速度快速降温至600～650℃，保温50～100min，再随炉自然降温至室温。
2.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为62.76％，氧化钠含量为15.20％，氧化钙含量为6.5％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：发泡剂碳酸钙0.5％、稳泡剂磷酸钠5％、助熔剂硼砂5％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温15min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至760℃，保温120min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温120min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
3.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为61.57％，氧化钠含量为15.22％，氧化钙含量为6.92％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠6％、硼砂6％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温15min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以以10℃/min的升温速度升温至740℃，保温100min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温100min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
4.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为59.78％，氧化钠含量为15.24％，氧化钙含量为7.55％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.5％、磷酸钠8％、硼砂8％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至730℃，保温80min；再以15℃/min的升温速度，升温至900℃，保温80min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
5.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为55.34％，氧化钠含量为15.37％，氧化钙含量为9.21％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠5％、硼砂6％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至910℃，保温15min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至740℃，保温80min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温100min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温100min，再随炉自然降温至室温。
6.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为62.76％，氧化钠含量为15.20％，氧化钙含量为6.5％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙0.5％、磷酸钠5％、硼砂5％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至740℃，保温120min；再以15℃/min的升温速度，升温至880℃，保温100min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
7.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为61.57％，氧化钠含量为15.22％，氧化钙含量为6.92％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠6％、硼砂6％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至750℃，保温80min；再以15℃/min的升温速度，升温至880℃，保温80min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
8.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为59.78％，氧化钠含量为15.24％，氧化钙含量为7.55％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.5％、磷酸钠8％、硼砂8％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至730℃，保温100min；再以15℃/min的升温速度，升温至880℃，保温80min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
9.如权利要求1所述的一种用陶瓷抛光废料制备微晶泡沫玻璃的方法，该方法的具体工艺步骤是：
(1)以陶瓷抛光废料为基础原料，适当引入其他原料，调整配料点，其氧化硅含量为55.34％，氧化钠含量为15.37％，氧化钙含量为9.21％，再将配合料在1350℃烧成3小时后水淬，制得基础玻璃；
(2)将基础玻璃磨细至180目，再适当添加粒度为200目的添加剂，共同粉磨10min，添加剂的种类及掺量分别为：碳酸钙1.0％、磷酸钠5％、硼砂6％；
(3)将配合料以10℃/min的升温速度，升温至900℃，保温20min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；
(4)将制备好的泡沫玻璃以10℃/min的升温速度升温至730℃，保温100min；再以15℃/min的升温速度，升温至890℃，保温100min；
(5)退火时以20℃/min的降温速度快速降温至650℃，保温80min，再随炉自然降温至室温。
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| CN1807314A (zh) * | 2006-01-10 | 2006-07-26 | 陕西科技大学 | 微晶泡沫玻璃的制备方法 |
| CN101323503A (zh) * | 2008-07-22 | 2008-12-17 | 东北大学 | 一种用含钛高炉渣制备微晶泡沫玻璃的方法 |
Non-Patent Citations (2)
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| JP特开2001-106552A 2001.04.17 |
| JP特开2001-270785A 2001.10.02 |
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