CN102557445A - 以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法 - Google Patents

以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法 Download PDF

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曹发斌
付良庆
谢文娟
李辽沙
吴照金
高志芳
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Abstract

本发明公开了以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法，属于发光玻璃制备技术领域。该制备方法的各原料及摩尔百分数为：磁选后高炉渣：45～65，Al2O3：10～25，SiO2：25～40，B2O3：0～3，ZnO：0～3，Sm2O3或Eu2O3或Tb4O7或CeO2：0.05～5；将原料充分研磨混合均匀，于1300℃～1500℃熔制后水淬或550～650℃退火制备而成。该方法制备出的发光玻璃具有发光色度高、物化性质稳定的优点，本发明方法制备工艺简单、成本低廉，尤其在冶金固废高附加值利用方面开辟了一个新的领域。<sub/>

Description

以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法
技术领域
本发明属于发光材料制备技术领域，具体涉及以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法。
背景技术
目前发光材料领域中实际运用最多，得到研究最多的是无机发光材料。一般而言，无机发光材料的基质是无机晶体，可以为发光中心提供良好的发光环境，从而实现高的光转换效率。但由于无机晶体制备条件要求较高，晶体生长控制难度大，制备成本和使用成本高等缺点，限制了其广泛的运用。作为一种新兴的发光材料基质，发光玻璃可以在兼顾发光效率的同时，较好地解决无机晶体的缺点，具有制备简单，成本低廉等优势。
高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种熔融状态的废渣，作为冶金二次资源，其利用率现已达到100%，但大都集中在水泥和墙体材料等建筑行业中的应用，高附加值利用率不高，其利用潜能还没有被完全开发。结构方面，高炉渣主要以玻璃相为主；化学组成方面，高炉渣主要化学成分为CaO、MgO、A12O3、SiO2，结构和成分上都基本满足发光玻璃的基体要求。
发明内容
本发明的目的在于提供以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法，该方法成本低廉、制备工艺简单，填补了高炉渣高附加值利用领域的空白，得到的发光玻璃具有良好的发光性能，可在近紫外光和蓝紫光的激发下发射橙黄色光。
为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：以高炉渣为主要原料制备发光玻璃，制备本发明所述发光玻璃的各原料以及所占摩尔百分数为：
磁选后的高炉渣            45～65，
Al2O3                             10～25，
SiO2                              25～40，
B2O3                               0～3，
ZnO                               0～2，
Sm2O3 或Eu2O3或Tb4O7或CeO2    0.05～5。
其中，本发明所用的磁选后的炉渣主要成分以及摩尔百分含量见表1。
表1 高炉渣主要成分及摩尔百分含量
SiO2 CaO Al2O3 MgO TiO2 S TFe MnO Na2O K2O ZnO
33.2 43.9 10.3 10.0 0.55 1.16 0.18 0.27 0.30 0.19 0.01
本发明所提供的以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法具体包括如下步骤：
1、选取原料，各原料以及摩尔百分数分别为：
磁选后高炉渣：45～65，Al2O3：10～25，SiO2：25～40，B2O3：0～3，ZnO：0～2，Sm2O3 或Eu2O3或Tb4O7或CeO2：0.05～5；
2、将磁选后的高炉渣、Al2O3、SiO2、B2O3、ZnO和Sm2O3 或Eu2O3或Tb4O7或CeO2充分研磨混合均匀后倒入刚玉坩埚，于硅钼炉中加热至1300℃～1600℃，保温2～5小时，制得玻璃熔液；
3、采用下述方式中的任意一种制备发光玻璃：
A：将玻璃熔液倒入耐热模具中，于马弗炉中在550～650℃下保温1～2小时后随炉冷却，得到目标产品：发光玻璃；
B：将玻璃熔液迅速倒入冷水中，水淬后的玻璃研磨后，过200目筛，得到细小的玻璃粉末，即为目标产品：发光玻璃。
本发明采用掺杂稀土离子钐离子、铕离子、铽离子或铈离子的方式，制备出一种新型的发光玻璃，具有良好的荧光特性，并且具有发光亮度高、物化性质稳定等优点。
本发明方法具有工艺步骤简单、工艺条件稳定可靠、应用广泛的特点。
附图说明
图1 为本发明实施例1所制备的发光玻璃的发射光谱和激发光谱；
图2 为本发明实施例2所制备的发光玻璃的发射光谱和激发光谱。
具体实施方式
实施例1：称量磁选后高炉渣：5.952g、SiO2：3.228g、Al2O3：3.384g、ZnO：0.200g和Sm2O3：0.0675g，将上述原料（原料的纯度为分析纯）充分混合研磨均匀后，倒入刚玉坩埚中，将坩埚置于硅钼炉中1450℃保温2小时，将玻璃液倒入耐热模具中，于马弗炉中在600℃下保温1小时，随炉冷却，制得本发明目标产品：发光玻璃。
本实施例所得的发光玻璃，可被近紫外光和蓝紫色光激发，在402nm的紫光激发下，发光颜色呈橙黄色。如图1所示，本实施例发光玻璃发射峰位于564nm和601nm。
实施例2：称量磁选后高炉渣：5.952g、SiO2：3.228g、Al2O3：2.748g、B2O3：0.360g和Sm2O3：0.0675g，将上述原料（原料的纯度为分析纯）充分混合研磨均匀后，倒入刚玉坩埚中，将坩埚置于硅钼炉中1350℃保温2小时，将玻璃液倒入冷水中，水淬后的玻璃研磨后，过200目筛，得到细小的玻璃粉末，即为本发明的目标产品：发光玻璃。
本实施例所得的发光玻璃，可被近紫外光和蓝紫色光激发，在402nm的紫光激发下，发光颜色呈橙黄色。如图2所示，本实施例发光玻璃发射峰位于564nm和602nm。

Claims (1)

1.以高炉渣为主要原料制备发光玻璃的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下： 
（1）原料的选取：
各原料以及所占摩尔百分数为：
磁选后高炉渣：45～65，Al2O3：10～25，SiO2：25～40，B2O3：0～3，ZnO：0～2，Sm2O3 或Eu2O3或Tb4O7或CeO2：0.05～5；
（2）将步骤（1）所述原料：磁选后的高炉渣、Al2O3、SiO2、B2O3、ZnO和Sm2O3 或Eu2O3或Tb4O7或CeO2充分研磨混合均匀后倒入刚玉坩埚，然后攻入硅钼炉中加热至1300℃～1600℃，保温2～5小时，制得玻璃熔液；
（3）将所述步骤（2）制得的玻璃熔液采用下述两种方式的任一种制备发光玻璃：
A: 将所述步骤（2）制得的玻璃熔液倒入耐热模具中，于马弗炉中在550～650℃下保温1～2小时后随炉冷却，得到目标产品：发光玻璃；
B: 将所述步骤（2）制得的玻璃熔液迅速倒入冷水中，水淬后的玻璃研磨后过200目筛，得到细小的玻璃粉末，即为目标产品：发光玻璃。
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