CN102795778A - 利用透辉石生产微晶板材的配方和生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明利用透辉石生产微晶板材的配方和生产工艺，利用透辉石为主要原料，配以石英砂，生产微晶板材的配方和生产工艺，配方包括透辉石砂(粉)、石英砂(或粉)、工业氧化铝、工业纯碱、工业碳酸钡、碳酸钙、着色剂、氧化剂及澄清剂，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1420～1560℃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850～1180℃晶化烧成，晶化保温时间10～100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，本发明具有产品原料来源广泛易得，成本低，晶化时间短，烧成容易，原料熔成率高，节省能源，产品合格率高，不加着色剂情况下产品精白如钰、高贵雅丽等特点。

Description

利用透辉石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，特别是利用资源丰富而又质优价廉的透辉石生产微晶板材的配方和生产工艺。

背景技术：

1、我国透辉石的现况、应用和用途

透辉石是辉石中常见的一种，属单斜晶系，它属于硅酸盐矿物，是钙和镁的硅酸盐。透辉石是一种天然的钙镁硅酸盐，外观呈灰白色，烧后洁白，是一种非常接近理论成分，有害杂质和烧失量极低的优质透辉石。理论组成：CaO 25.9％，MgO 18.5％，SiO₂ 55.6％，而实际中透辉石还含有次要组分Al₂O₃，微量的Cr₂O₃、Ni、Ti、Mn等。外观颜色有白色、灰绿、浅绿至翠绿、绿色，莫氏硬度5.5～6，相对密度3.22～3.56。

透辉石广泛分布于基性与超基性岩中，在夕卡岩中与石榴石、符山石、硅灰石、方解石等共生。天然透辉石主要为热液及岩浆成团，它也是含硅的碳酸盐原岩变质的特征矿物，在中国分布很广。

透辉石特征、一般用途及应用领域。透辉石为柱状、针状晶体，无吸附水，层间水，烧失量很低仅为0.22～1.4％，吸水率低，属于瘠性材料，能有效减少陶瓷坯体的收缩。透辉石具有玻璃光泽，透辉石是陶瓷常用原料，辉石应用于日用瓷釉中，综合了滑石和方解石的优点，不仅可以提高釉面的光泽度，半透明性和平整度，而且可降低瓷釉的烧成温度，扩大烧成范围。透辉石开始变形温度1170℃，软化温度1280℃，熔融温度1390℃，软化范围110℃，熔化范围10℃。由于透辉石中CaO和MgO为44.4％，在坯体中引入大量的CaO和MgO降低了坯体的酸度、熔融温度和玻璃相的粘度，容易润湿Al₂O₃、SiO₂颗粒，迅速促进坯体烧结，具有强矿化剂作用。透辉石在1000～1100℃范围内，急剧熔解于碱金属的铝硅酸盐熔剂，一方面析出钙长石晶体，另一方面促进游离石英的熔解，残余石英量减少，机械强度和热稳定性提高，降低烧结温度，具有优异的熔剂性能。透辉石与粘土等组成坯料，粗细堆积均匀，坯体内部存在很小的空隙，构成了排水通道，它就赋于泥浆压滤脱水和泥饼干燥较快特性，实现快速干燥，坯料具有成型性能好，干燥强度大，不易产生夹层等缺陷的优良性能。透辉石釉面砖坯体烧成后，膨胀系数小，可以快速冷却，防止釉面析晶和坯体内Fe²⁺再氧化成Fe³⁺，提高了釉面砖的光泽度和白度。透辉石矿物构成网状结构，玻璃分布骨架之间，这种网状空隙有利于釉层的渗透，使坯、釉较好结合。因此，透辉石釉面砖的机械强度和收缩率、产品格率均有显著的提高和改善。

自然界分布情况。透辉石广泛分布于基性与超基性岩中，在夕卡岩中与石榴石、符山石、硅灰石、方解石等共生。天然透辉石主要为热液及岩浆成团，它也是含硅的碳酸盐原岩变质的特征矿物，在中国分布很广。

透辉石一种新型白勺节能矿物原料，主应用于陶瓷工业。透辉石是具有独特功能和广阔应用前景的多功能材料。在升温过程中，透辉石无晶型转变，无烧失，热膨胀性能好，能迅速促进坯体的烧结，起到了强矿化剂的作用。透辉石能实现陶瓷的低温快烧，提高陶瓷的性能，广泛应用于电瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷工业，是一种很好的新型节能添加剂和陶瓷原料。在建筑陶瓷工业中，透辉石的综合性能比硅灰石好；对于高频瓷，透辉石瓷比滑石更优良。为了进一步对透辉石进行开发和研究，以拓宽其应用范围，更好地利用这一自然界非再生的、重要的矿产资源，在开发应用时，本着低成本、高质量、高效益、高利用率、高附加值原则，利用透辉石作为主要原料，配以石英砂，生产优质微晶板材及相关配套生产工艺，本发明为透辉石充分利用提升其产业价值提供了一条切实可行的方法，对发展建材工业一定积极意义。

2、微晶板材技术现状

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90～110光泽单位，膨胀系数为(1～80)×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。

微晶板材采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，并可大量利用矿产碎荒料作为生产所需原料，变废为宝，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。

发明内容：

本发明利用透辉石，经简单粗碎加工后，用来生产微晶板材的配方和相应的生产工艺，就是针对国内大量的透辉石作为主要原料，配以石英砂，添加部分辅助原料，可以不用或少用金属氧化物，生产微晶板材，而且颜色可以根据添加着色剂进行调整，大大降低生产成本，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。

本发明利用资源丰富的透辉石，经简单粉碎后为主要原料，配以石英砂，生产微晶板材的配方和生产工艺，辅助原料主要有工业氧化铝、碳酸钙粉、助熔剂工业纯碱、工业硼砂、工业氧化锌、着色剂、氧化剂、澄清剂等，这些辅助原料合理的搭配使用对于生产微晶板材十分有利，尤其是着色剂的选择和适量应用，可以生产出玉青色、绿色、蓝色、灰色、黄色、黑色等等其它颜色微晶板材，而且生产白色微晶板材产品更加晶莹亮丽，同时大大降低生产成本。

本发明利用透辉石为主要原料生产微晶板材的配方和生产工艺包括下列步骤：

1.混合原料：将原料按下列粒度、重量百分比混合在一起，混拌均匀：

其中所说的着色剂包括Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉等等对微晶板材具有着色效果的原料；

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1420～1560℃；

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850～1180℃，晶化保温时间10～100分钟；

6.出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150～250℃，时间3～10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。

其生产工艺流程图如下：

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

用本发明的生产工艺生产的微晶板材，结构主晶相为β-硅灰石和钙长石、堇青石，该种微晶板材的机械性能及理化指标为：

本发明与现有技术比较其主要优点是，利用资源丰富的透辉石，经简单粉碎后为主要原料，配以石英砂，生产优质微晶板材，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

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1550℃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30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、切割得到白色微晶板材成品。

实施例二

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1150℃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、切割得到金玉黄色微晶板材成品。

实施例三

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1460℃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1130℃进行晶化，晶化保温时间90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、切割得到浅灰色微晶板材成品。

Claims (4)

1.利用透辉石为主要原料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)拌料：将原料按下列粒度、重量百分比混合在一起，混拌均匀：

其中所说的着色剂包括Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉等等对微晶板材具有着色效果的原料；

(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1420～1560℃；

(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：将上述粒料装入摆放好的模具内；

(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850～1180℃，晶化保温时间10～100分钟；

(6)退火出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150～250℃，时间3～10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所述的利用透辉石为主要原料生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于透辉石要求如下：

透辉石的粒度在0.1～2.2mm最为适宜；

透辉石是辉石中常见的一种，属单斜晶系，它属于钙和镁的硅酸盐。主要成分是硅酸钙和硅酸镁的复盐，分子式为CaSiO₂·MgSiO₂，含有少量的Al₂O₃，微量的Cr₂O₃、Ni、Ti、Mn等。外观颜色有白色、灰绿、浅绿至翠绿、绿色，莫氏硬度5.5～6，相对密度3.22～3.56。

3.根据权利要求1所述的利用透辉石为主要原料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所述的利用透辉石为主要原料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。

用本发明的生产工艺生产的微晶板材，结构主晶相为β-硅灰石和钙长石、堇青石，该种微晶板材的机械性能及理化指标为：