CN102092947A

CN102092947A - 利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺

Info

Publication number: CN102092947A
Application number: CN2009102311593A
Authority: CN
Inventors: 赵保华; 陈国华; 梁东成; 陈海
Original assignee: ZIBO YUJING NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZIBO YUJING NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺，配方包括黄河泥沙、钙石粉、碳酸钡、碳酸钠、硼砂、氧化铝、氧化锌及澄清剂，其主要生产工艺是将上述原料混拌均匀，放入熔化窑炉内经1420～1550℃熔化成玻璃液，再经水淬成0～6mm颗粒，装入模具后进入晶化窑内经700～1180℃晶化烧成，晶化保温时间10～80分钟，然后退火出窑，经脱模、研磨、抛光、切割、包装后即得微晶板成品，本发明具有产品成本低，晶化温度低，晶化时间短，生产效率高，产品合格率高，节省能源和矿产资料等特点。

Description

利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺

技术领域：

本发明属于一种建筑建材行业产品，特别是涉及利用黄河泥沙制备微晶板材的配方和生产工艺。

背景技术：

黄河孕育了中华文明，被喻为中华民族的母亲河，黄河是世界上含沙量最大的河流，素有“斗水七沙”之称，但是一直以来，黄河泥沙泛滥，成为了最主要的灾害之一，由于水少沙多，径流年内多集中于汛期，泥沙大量淤积，河道年均升高10厘米左右，河床高于背河地面4-6米，设计洪水位高出背河地面8-10米，“地上悬河”形势严峻。在山东河南等下游地区多沙河流中下游地区泥沙的淤积降低了江河的泄洪能力，需不断加高加固防洪堤，大大增加了防洪工程的费用。如果将进入黄河下游的泥沙堆积成1米见方的大堤，可绕赤道27圈，即使只使用淤积在河床的泥沙，也可绕赤道近7圈。由此可见，黄河泥沙危害严重，但资源也非常丰富，资源量巨大，可以说是取之不尽。因此黄河泥沙的综合开发利用在治理黄河中有可观的社会、经济、环境等效益。

黄河泥沙危害严重，但同时也是一种可以广泛利用的资源，兼具灾害性和资源性的双重属性。随着我国建筑市场的扩大、生产技术的进步和土地资源、矿产资源的减少，黄河泥沙作为一种特殊的自然资源，其利用逐步得到了发展。黄河泥沙可就近利用，变害为宝，服务于以建筑市场为主的社会经济各部门，既节约了其它相关资源，又处理了黄河泥沙、改善了居住环境，有利于建设资源节约型社会，并在一定程度上缓解黄河水少沙多的局面，具有较大的社会效益、环境效益和经济效益。

发现并利用黄河泥沙资源的使用价值，是黄河泥沙除害兴利的一条重要途径，从有利的方面讲大大推动了泥沙资源化的进程，真正把黄河泥沙的管理纳入法制化轨道，保障泥沙资源合理开采、利用。大力开展跨学科的黄河泥沙应用技术研究，让黄河泥沙这一矿产资源能够在建筑、材料等领域得到充分的开发利用，为社会经济和生态环境服务，既节约了相关资源，又处理了黄河泥沙，具有较大的效益，应采取措施促进黄河泥沙的利用，实现泥沙的灾害性向资源性的转化。

经过大量的研究，根据对黄河淤沙的物理力学检测分析，把黄河淤沙这种处理经济、简便的取之不尽的天然自然资源作为建筑材料是完全可能的，也是可行的。

微晶板材，又称玻璃陶瓷，具有优良的理化性能，其莫氏硬度为5.5~8，抗压强度为360~680MPa，抗折强度为30~70MPa，抗冲击强度为2.0~4.8Kg/cm²，光泽度为80~110℃，膨胀系数为(10~100)×10^-7/℃，吸水率＜0.05％，具有良好的耐酸碱性能，因此被广泛用作建筑装饰材料、台面板材、管材、铸件、密封件等，经抛光后的板材产品表面具有美伦美幻、感观高雅的纹理和晶莹柔和的光泽，更受到建筑设计界和业主的青睐。正是因为具有这些色泽美观、外表华丽、耐磨损、不退色、耐腐蚀、安全、环保、卫生、自洁等特殊性能，使微晶板材成为二十一世纪天然石材和陶瓷面砖的最佳替代产品，成为国际流行的环保建筑装饰新材料，被广泛应用于中高档级宾馆、饭店、商场、写字楼、车站、机场、住宅等建筑物中，用于内、外墙、地面、台面的装饰装潢以及市场上其它众多的中高档建筑如宾馆、商场、邮局、电信局、医院、银行、电力、城市建设等公共场所。

在欧、美、俄、日国家，微晶板材的研究起步较早，微晶板材七十年代开始流行，目前只有少数工业比较先进的国家如美国、前苏联和日本能组织工业化生产，他们是用纯化学原料SiO₂，Al₂O₃，CaO，MgO等配制而成，其生产方法主要有两种，一种是压延法，先将微晶板材原料机压成型，然后再进行晶化；另一种是水淬法，先将微晶板材原料熔化成玻璃渣料，再机压成型或利用匣钵成型，最后进行晶化。在起始阶段，产品主要使用矿渣与其它玻璃原料混合熔化后，采用压延法工艺生产制成平板结晶化玻璃，再经抛磨后，使之具有漂亮花纹的板材，用于建筑装饰。七十年代中期，日本率先研制出烧结法微晶板材并实现了工业化生产，当时由于生产工艺复杂，核心技术一直由日本人垄断，我国长期依靠进口。

微晶板材采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，并可大量利用矿山尾矿、煤矸石、粉煤灰等工业和城市固体废弃物作为生产所需原料，节省自然资源，故早在1987年就被国际环保组织认定为“可持续发展的绿色建材”。二十多年来，微晶板材以其独特优越的美感、高档质感、理化性能指标以及“安全、健康、卫生”的环保性能已被世界各国的建筑行业所认同，并广泛应用于地铁、宾馆、酒楼、机场、商业大厦等各类高级场馆中。1998年6月，在意大利卡拉拉国际博览会和德国纽伦堡国际石材博览会上，日本NEG公司在欧洲的代理商推出了超薄型微晶板材和防滑型微晶板材，立即国际建筑业界的高度关注。

本公司集中科技人员经过十几年来不懈的努力，终于克服了种种困难，研制了利用黄河泥沙生产中高档微晶材料---微晶板材、微晶砖等等系列产品。用于建筑材料，如堤防加固、丁坝强基护面、黄河抛石、水土植保等水利、土木工程的建筑材料，用于水利工程、民用建筑等其它工程建设。在黄河两岸铺设本公司研创开发的微晶材料制品，可以长久地加固黄河沙坝，防止黄河水泥沙的冲蚀，同时有利于黄河工程整体面貌的提升，可谓是一举多得。为黄河泥沙生态工业产业化发展的战略奠定了牢固的基石，为发展循环经济探索出一条资源节约的长效机制，实现了企业环境、社会环境、经济效益的共赢之路。

黄河泥沙的综合利用问题是当今中国面临的资源综合利用开发难题之一。若建成年产600万m²中高档微晶材料制品，则每年可处理和利用工业赤泥达45.0万吨，在黄河沿岸若投资建设20个这样中小型规模的厂，则每年处理和利用黄河泥沙近900万吨。如果在沿黄河流域各大城市中，基础设备和建筑建材仅板材应用的十分之一均采用该种绿色环保材料，则每年可处理黄河泥沙近3亿吨，此举不但节约了矿山开采，而且美化的城市环境，提高和大大改善的人民的生活水平，同时为社会劳动就业解决了部分难题，也为黄河治理提供了基金，达到取之黄河，用于黄河的目的。这项技术的研发和应用为我国黄河泥沙建设资源节约型、环境友好型企业奠定了基础，对黄河泥沙的综合利用具有重要的深远意义。

发明内容：

本发明利用黄河泥沙制备微晶板材的配方和生产工艺的目的，就是针对上述问题提供一种利用黄河泥沙制备微晶板材的配方和生产工艺，它选用黄河泥沙为主要原料，可以不用或少用金属氧化物，降低熔化温度，降低晶化温度，缩短晶化保温时间，提高劳动生产率，节省能源，降低产品生产成本。

本发明利用黄河泥沙制备微晶板材的配方和生产工艺，选用的黄河泥沙二氧化硅含量高达75％，其它成分为氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾等，主要为非金属矿物，主要化学成分是无机的非金属硅铝酸盐、铁的氧化物、钙的氧化物，其中包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、CaO、Na₂O、K₂O、MgO等，其化学成份为SiO₂74％，Al₂O₃10.2％，Fe₂O₃ 1.61％，CaO 1.2％，Na₂O 3.5％，K₂O1.8％等，它是高硅、高铝、高铁，对微晶板材组成比较有利。

本发明利用黄河泥沙制备微晶板材的配方和生产工艺包括下列步骤：

1.混合原料：将原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均匀：

黄河泥沙粒度0.08~0.7mm 50~78％

方解石粉粒度0.1~0.7mm 16~30％

碳酸钠 2~12％

硼砂 0~3％

氧化铝 0~4％

碳酸钡 1~5％

氧化锌 0~5％

澄清剂 0~1％

注：黄河泥沙中本身所含有的氧化铁、氧化亚铁等着色类氧化物比较多，一般不需要另外添加着色剂，这样就充分利用黄河泥沙中本身所含有的着色类氧化物作为着色剂；

2.高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1420~1550℃；

3.水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0~6mm的颗粒料；

4.装模：将上述粒料装入模具内；

5.加热晶化：将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度700~1180℃，晶化保温时间10~80分钟；

6.出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150~250℃，时间3~6小时，出窑冷却；

7.脱模：出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；

8.加工处理：对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。

本产品生产工艺采用水淬烧结晶化法，水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上，进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品。本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。

附图说明：图1为本发明利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺示意图。由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化处理6、出窑7、检验8、磨抛9、切割10、检验11、包装12、成品13组成。

用本发明的生产工艺制备的微晶板材的机械性能及理化指标为：

比重 2.6~2.75 耐酸率 99.7％

莫式硬度 6.0~8.5 光泽度 95℃

抗拉强度 360mpa 吸水率＜0.005％

抗折强度 48mpa 耐碱率 98％

本发明与现有技术比较其主要优点是，利用大量的黄河泥沙为主要原料，可不用和少用金属氧化物，大大降低原料成本，降低晶化温度和缩短晶化时间，可连续生产，从而提高生产效率，产量提高，节省能源，提高企业经济效益。

下面结合实施例做进一步描述。

实施例一

黄河泥沙 55％方解石粉 27.6％氧化铝 0.4％

碳酸钡 5.2％碳酸钠 8.5％硼砂 1.8％

氧化锌 1.2％澄清剂 0.3％

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1520℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1180℃进行晶化，晶化保温时间50分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到青褐色微晶板材成品。

实施例二

黄河泥沙 60％方解石粉 25.6％氧化铝 0.2％

碳酸钡 4.9％碳酸钠 7.5％硼砂 1.6％

氧化锌 0.2％澄清剂 0.0％

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1500℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1180℃进行晶化，晶化保温时间60分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到深青褐色微晶板材成品。

实施例三

黄河泥沙 71％方解石粉 21.2％氧化铝 0.0％

碳酸钡 2.0％碳酸钠 4.4％硼砂 1.5％

氧化锌 0.4％澄清剂 0.0％

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1520℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1160℃进行晶化，晶化保温时间40分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到深黑褐色微晶板材成品。

Claims

1.利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于包括下列步骤：

(1).混合原料：将原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均匀：

黄河泥沙粒度0.08~0.7mm 50~78％

方解石粉粒度0.1~0.7mm 16~30％

碳酸钠 2~12％

硼砂 0~3％

氧化铝 0~4％

碳酸钡 1~5％

氧化锌 0~5％

澄清剂 0~1％

(2).高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1420~1550℃；

(3).水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0~6mm的颗粒料；

(4).装模：将上述粒料装入模具内；

(5).加热晶化：将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度700~1180℃，晶化保温时间10~80分钟；

(6).出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150~250℃，时间3~6小时，出窑冷却；

(7).脱模：出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；

(8).加工处理：对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。

2.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于着色剂主要为黄河泥沙中本身含有着色类的氧化物，其它着色剂如Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化亚镍、氧化镍、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉可加、少加或不加。

3.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上，进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品。本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。

4.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于其生产工艺流程是：原料→混合→熔化→水淬→入模→晶化处理→出窑→检验→磨抛→切割→检验→包装→成品。