CN103332860A

CN103332860A - 一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法

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Publication number: CN103332860A
Application number: CN2013102283265A
Authority: CN
Inventors: 陆广
Original assignee: ORDOS CITY OF CHINESE REDBUD INNOVATION INSTITUTE
Current assignee: ORDOS CITY OF CHINESE REDBUD INNOVATION INSTITUTE
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-06-08
Also published as: CN103332860B

Abstract

本发明公开了一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法，属于建筑装饰用微晶玻璃板材制备技术领域，该方法为：将煤矸石经过破碎、速烧除碳，粉磨和物料预均化后，和石英砂、方解石、碳酸钠、氧化锌、碳酸钡、硼砂和着色剂混合制成玻璃混合料，投入玻璃窑炉中熔化成玻璃液，经急冷水淬后成为玻璃颗粒料，再装入耐火模具中送入晶化窑中进行烧结、晶化成型处理，后进行磨抛、切割后成为成品。本发明的产品抗压强度，抗折强度，硬度，耐酸碱度及光泽度等指标均达到或超过高档天然花岗石材的水平；同时，本方法全程自动控制，余热充分利用，不仅减少了煤矸石的堆存量，减轻了环境污染，还能够提高产品性能、降低生产成本，因此具有很好的效益。

Description

一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法

技术领域

本发明属于建筑装饰用微晶玻璃板材制备技术领域，特别涉及一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法。

背景技术

微晶玻璃是通过控制玻璃的结晶而得到的一种多晶材料。目前微晶玻璃已经形成了一种特别门类的材料，其品种繁多，性能各异，具有十分广泛的用途。装饰用微晶玻璃板材是微晶玻璃众多品种中的一种，它是一种新型高档建筑装饰材料，具有强度高、抗磨损、耐腐蚀、耐风化、不吸水、清洁维护方便、无放射性污染等优良的理化特性以及色调均匀，光泽柔和晶莹，表面致密无暇等优异的外观特点。由于微晶玻璃板材各方面性能均优于天然石材，所以现在已经被广泛应用于建筑内外墙、地面及廊柱等各类建筑装修工程中。

目前生产微晶玻璃板材所使用的原料基本上都是工业用纯化工原料。这种玻璃配方料的缺点是：使用化工原料成本较高；氧化物着色剂单位价格较高，黑色等深色微晶玻璃使用氧化物着色剂比例较高，总体成本较高；玻璃熔化温度较高，一般在1500-1550°C之间。综合成本贵,不利于产品推广。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术中的不足，提供一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法。该方法选用一种主要固废煤矸石作为主要原料,使用少量化工原料作为辅料，降低了生产成本且熔化温度降低。

本发明采取改良硅灰石体系作为基础配方，能最大程度利用煤矸石中的有效成分，同时，其结晶的主晶相为β-硅灰石，结晶形态为针状、纤维状，使产品具备更好的机械和物理化学性能。

煤矸石中有较高钾钠含量，本发明的配方充分利用这个特点，降低了玻璃液熔化温度和晶化温度，降低了能耗，减少了基础配方中助熔澄清剂的用量；煤矸石中含有较高三氧化二铁含量，本发明的配方充分利用这个特点，在制备深色微晶玻璃板时用几种着色剂配合三氧化二铁进行配色，相对于天然化工原料制备的黑色等深色微晶玻璃板，减少了昂贵着色剂的使用量，降低了成本。

本发明可在基础配方中进一步加入破碎后的废CRT电视显示器玻璃，平板玻璃或CRT电视阴极管替代部分化工原料。煤矸石和废CRT电视显示器玻璃的掺加总量可达80%以上，即固废利用率可达80%以上。

本发明采用的技术方案是：一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)煤矸石的预处理和物料预均化:煤矸石必须除碳,否则碳会在玻璃窑炉中促成还原气氛,影响玻璃颗粒料的颜色控制;煤矸石初步破碎后预均化,并采取自热式速烧窑除碳后,进行粉磨使原料粒度控制在40目以下,以及进行每批次物料的预均化处理确保每批次物料化学成分的稳定性。煤矸石预处理过程中烧失量约为10～20%。

2)玻璃配方料的制备：按以下重量份称取各原料后混合制成基础配方料:预处理后煤矸石30-60份，石英砂0-36份，方解石13-18份，碳酸钠0-4份，氧化锌2-6份，碳酸钡1-5份，硼砂0-3份；。基础配方加入少量氧化物着色剂形成最终配方料，着色剂的量为0-1.5份；

3)用玻璃池窑将步骤2)中的所述玻璃配方料熔化成玻璃液，熔化温度为1450～1490°C，熔化和保温时间5～7h，然后将玻璃液倒入水中水淬成为玻璃颗粒料，再干燥和筛分；

4)将步骤3)中的所述玻璃颗粒料平铺在耐火模具中，用梭式窑、箱式电炉或辊道窑进行烧结和晶化热处理成为微晶玻璃粗品，对微晶玻璃粗品进行研磨,抛光倒角和切割后成为成品，晶化温度为1030～1070°C。在晶化温度下保温1-2小时

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.煤矸石是一种煤炭矿业废弃物，它侵占耕地、污染环境甚至有可能造成自燃、燃爆、溃坝等危及生命财产安全的灾害性事故。利用煤矸石作为工业原料用于生产微晶玻璃能够减少其堆存量，减少环境危害。

2.本发明对煤矸石原料进行预处理，完全除碳避免了玻璃窑炉中产生还原气氛，而影响玻璃粒料的颜色，磨细和预均化后，对原料成分的稳定性可控性强，便于对最终产品的质量控制。

3.煤矸石是一种废弃物，所以它除了运输费用外其它成本基本为零。将其用在玻璃配方料中使用，可以不用氧化铝和三氧化二铁化工原料，和降低石英、碳酸钠、方解石等常规化工原料的用量，能够降低原料成本20%以上。

5.用煤矸石代替部分化工原料后，二氧化硅、氧化铝这两种难熔组分中有一部分是熔点较低的无定形化合物状态，同时,充分利用煤矸石中的钾钠,根据基础配方的要求,添加优化数量的碳酸钠,可以将玻璃的熔化温度从1500-1550°C降低至优化后的1450-1490°C。加快了玻璃液的熔化速度，从而提高了熔窑效率，降低了能耗。

6.在基础配方中可继续加入废电视显示器玻璃代替部分化工原料，也为废电视显示器玻璃的利用提供一个新的方式，以及提高了对固体废物的利用率。

本发明带来的好处一方面是减少固废带来的环境污染、另一方面,降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施案例和流程附图,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石60份（煤矸石粉碎到40目以下并预均化），石英砂18份，方解石13份，碳酸钠2.5份，氧化锌2份，碳酸钡4.3份，三氧化二钴0.2份

将上述玻璃配方料放在莫来石质坩埚里，在温度为1470°C的箱式电炉中熔化2.5小时，并保温4小时，保温完成后将玻璃液倒入水中成为玻璃颗粒料；经过干燥、筛分处理为粒度在2-5mm之间的玻璃料。

将400克玻璃颗粒料为一批平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1050°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的黑色微晶石样品。

实施例2

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石50份（煤矸石粉碎到40目以下并预均化），石英砂25份，方解石14份，碳酸钠3份，氧化锌2.9份，碳酸钡5份，硼砂1份，氧化亚镍0.1份。

将上述玻璃配方料在温度为1470°C的玻璃池窑中熔化2.5小时，并保温4小时，保温完成后将玻璃液直接流入水中成为玻璃颗粒料；经过干燥、筛分处理为粒度在2-5mm之间的玻璃料。

将400克玻璃颗粒料平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1050°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的灰色微晶石样品。

实施例3

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石50份（煤矸石粉碎到40目以下并预均化），石英砂24份，方解石13份，碳酸钠3份，氧化锌3份，碳酸钡5份，硼砂1.5份，氧化铜0.5份。

将400克玻璃颗粒料平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1050°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的墨绿色微晶石样品。

实施例4

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石40份（煤矸石粉碎到40目以下并预均化），石英砂31份，方解石15份，碳酸钠3份，氧化锌3份，碳酸钡5份，硼砂2份，氧化锰1份。

将上述玻璃配方料放在莫来石质坩埚里，在温度为1490°C的箱式电炉中熔化3小时，并保温4小时，保温完成后使玻璃液直接流入水中成为玻璃颗粒料；经过干燥、筛分处理为粒度在2-5mm之间的玻璃料。

将400克玻璃颗粒料平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1070°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的米黄色微晶石样品。

实施例5

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石40份（煤矸石粉碎到40目以下并预均化），石英砂31份，方解石15份，碳酸钠3.3份，氧化锌2.8份，碳酸钡5份，硼砂1.4份，氧化铈0.7份，氧化钛0.8份。

将400克玻璃颗粒料平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1070°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的象牙黄色微晶石样品。

实施例6

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石30份（煤矸石粉碎到40目以下并预均化），石英砂36份，方解石18份，碳酸钠4份，氧化锌5份，碳酸钡5份，硼砂2份。

将上述玻璃配方料放在莫来石质坩埚里，在温度为1490°C的箱式电炉中熔化3小时，并保温4小时，保温完成后使玻璃液直接流入水中成为玻璃颗粒料。将400克玻璃颗粒料平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1070°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的白色微晶石样品。

实施例7

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石40份，粉碎后废CRT电视显示器玻璃或平板电视玻璃40份，方解石14份，氧化锌3份，碳酸钡1份，硼砂2份。

将上述玻璃配方料放在莫来石质坩埚里，在温度为1450°C的箱式电炉中熔化2.5小时，并保温2.5小时，保温完成后使玻璃液直接流入水中成为玻璃颗粒料，经过干燥、筛分处理为粒度在2-5mm之间的玻璃料。

将400克玻璃颗粒料平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1030°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的白色微晶石样品。

实施例8

通过称量、混合制成玻璃配方料，玻璃配方料的成分按重量份计为：预处理后煤矸石40份（煤矸石粉碎到40目以下并预均化），粉碎后废CRT电视阴极管32份，方解石16份，碳酸钠1.6份，氧化锌6份，碳酸钡1.4份，硼砂3份。

将上述玻璃配方料放在莫来石质坩埚里，在温度为1450°C的箱式电炉中熔化2.5小时，并保温2.5小时，保温完成后使玻璃液直接流入水中成为玻璃颗粒料；经过干燥、筛分处理为粒度在2-5mm之间的玻璃料。

将400克玻璃颗粒料平铺在尺寸为300X250毫米的耐火模具中在箱式电炉中进行晶化，晶化温度为1030°C。在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后即可得到200X200X18毫米的象牙黄色微晶石样品。

本发明制备的微晶玻璃板材的主要性能指标和天然大理石和花岗岩比较,如表1所示;

表1

性能\材料	单位	微晶玻璃板材	大理石	花岗岩
					比重	g/cm3	2.65—2.90	2.7	2.7
抗压强度	Mpa	340—360	67—100	100—220
					弯曲强度	Mpa	42.0—65	6.7—20	9.0—2.4
硬度	Kg/mm2	532	150	70—720
					吸水率	%	0.02	0.30	0.35
扩散反射率	%	96	59	66
					耐酸性	1%H2S04%	0.04	10.2	1.0
耐碱性	3%NaOH%	0.04	0.03	0.1
					热膨胀系数	X10-7/℃	61	80—260	50—150
耐海水性	Mg/cm2	0.073	0.19	0.17
					抗冻性	%	0.027	0.23	0.25

本发明制备的微晶玻璃板材经国家建筑材料测试中心检验，结果如下：

依据GB6566-2010放射性检验标准，该样品的内照射指数(IEa)为0.2，外照射指数(Ir)为0.3，综合判定为A类装修材料。

(2)按JC/T872-2000，GB/T9966.3-2001,GB/T3810.5-2006标准对送检的两组微晶玻璃板材样品（每组5块）进行了镜面光泽度、莫氏硬度、弯曲强度、抗急冷急热、吸水率、体积密度、抗冲击性、耐酸性、耐碱性九项检验，对黑色样品组的检验结果如见表2,符合JC/T872-2000等标准中的技术要求。

表2

对米黄色样品组的检验结果如见表3:

表3

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）煤矸石的预处理和物料预均化:煤矸石初步破碎后进行预均化，用自动提升机送入自热式速烧窑除碳后,进行粉磨使原料粒度控制在40目以下；

2）玻璃配方料的制备：按以下重量份称取各原料后混合制成微晶玻璃的基础配方料：预处理后煤矸石30-60份，石英砂0-36份，方解石13-18份，碳酸钠0-4份，氧化锌2-6份，碳酸钡1-5份，硼砂0-3份；在基础配方料中加入0-1.5份的氧化物着色剂形成最终的玻璃配方料；氧化物着色剂选取三氧化二铬，三氧化二钴，三氧化二铁,氧化铈，氧化亚镍，氧化锰，氧化铜或氧化钛之中任一或多种；

3）用玻璃池窑将步骤2)中的所述玻璃配方料熔化成玻璃液，熔化温度为1450～1490℃；熔化和保温时间5～7h，然后将玻璃液水淬成为玻璃颗粒料，经过干燥、筛分处理为粒度在2-5mm之间的玻璃料；

4）将步骤3)中的所述玻璃颗粒料平铺在耐火模具中，用梭式窑、箱式电炉、辊道窑或隧道窑进行烧结和晶化热处理成为微晶玻璃粗品，烧结和晶化温度为1030～1070°C，在晶化温度下保温1-2小时，再自然冷却至常温；

对微晶玻璃粗品进行磨抛、切割后成为成品。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：预处理后煤矸石60份，石英砂18份，方解石13份，碳酸钠2.5份，氧化锌2份，碳酸钡4.3份，三氧化二钴0.2份。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：预处理后煤矸石50份，石英砂25份，方解石14份，碳酸钠3份，氧化锌2.9份，碳酸钡5份，硼砂1份，氧化亚镍0.1份。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：预处理后煤矸石50份，石英砂24份，方解石13份，碳酸钠3份，氧化锌3份，碳酸钡5份，硼砂1.5份，氧化铜0.5份。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：预处理后煤矸石40份，石英砂31份，方解石15份，碳酸钠3份，氧化锌3份，碳酸钡5份，硼砂2份，氧化锰1份。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：玻璃配方料的成分为：预处理后煤矸石40份，石英砂31份，方解石15份，碳酸钠3.3份，氧化锌2.8份，碳酸钡5份，硼砂1.4份，氧化铈0.7份，氧化钛0.8份。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：预处理后煤矸石30份，石英砂36份，方解石18份，碳酸钠4份，氧化锌5份，碳酸钡5份，硼砂2份。

8.按照权利要求1所述的一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：预处理后煤矸石40份，粉碎后废CRT电视显示器玻璃或平板电视玻璃40份，方解石14份，氧化锌3份，碳酸钡1份，硼砂2份。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述玻璃配方料的原料组成按重量份计为：预处理后煤矸石40份，粉碎后废CRT电视阴极管32份，方解石16份，碳酸钠1.6份，氧化锌6份，碳酸钡1.4份，硼砂3份。