CN104016589B - 一种铁尾矿微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微晶玻璃制品领域，特别涉及一种铁尾矿微晶玻璃及其制备方法。一种铁尾矿微晶玻璃，原料包括：按重量份计，铁尾矿40-70份，石英砂15-35份，石灰石15-25份，纯碱4-7份，氧化锌2-5份，碳酸钡2-6份，硼砂0.5-1份，四氧化三铁0-10份，澄清剂1-2份；其制备方法为：将原料混合均匀，加温制得玻璃液；将玻璃液水淬，得到玻璃料；将玻璃料加热后晶化，晶化后随炉冷却，制得铁尾矿微晶玻璃。本发明提供的铁尾矿微晶玻璃，将铁尾矿与其他材料配合，采用Fe3O4作为着色剂，可制备出绿色、红色和紫色多种颜色的微晶玻璃，并且制备出的微晶玻璃颜色稳定、纯正，理化性能好，成本低，能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及微晶玻璃制品领域，具体而言，涉及一种铁尾矿微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃又称玻璃陶瓷或微晶玉石，是一种新型无机非金属材料，被称之为21世纪的环境协调材料。微晶玻璃具有许多优异的性能，如力学强度高、化学稳定性及热稳定性好、使用温度高、坚硬、耐磨等，在电子、建筑、化工、机械工程等领域作为结构材料、功能材料、装饰材料而获得应用。
以铁尾矿为主要原料制备微晶玻璃，是对工业废弃物的利用，不仅节约能源，变废为宝，改善自然环境，而且铁尾矿自身是制备微晶玻璃的良好材料，得到的微晶玻璃板材各方面性能优于天然石材，现在已经被广泛应用于建筑内外墙、地面及廊柱等高档装修工程中。
但是，现阶段的微晶玻璃主要是以白色、灰色、黄色为主，颜色比较单调，不能满足市场对微晶玻璃颜色的需求。申请号为201010142435.1的发明专利公开了一种红色微晶玻璃，是利用CuO作为着色剂制备的红色微晶玻璃。但是对于铁尾矿来说，利用CuO作为着色剂制备出的颜色不是很稳定。由于铁尾矿中含有一定的铁元素，所以制备颜色稳定的微晶玻璃比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁尾矿微晶玻璃及其制备方法，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种铁尾矿微晶玻璃，其原料包括：按重量份计，铁尾矿40-70份，石英砂15-35份，石灰石15-25份，纯碱4-7份，氧化锌2-5份，碳酸钡2-6份，硼砂0.5-1份，四氧化三铁0-10份，澄清剂1-2份。
优选地，其原料包括：按重量份计，铁尾矿50-60份，石英砂25-35份，石灰石20-25份，纯碱6-7份，氧化锌3-5份，碳酸钡3-5份，硼砂0.5-1份，四氧化三铁0-10份，澄清剂1-2份。
优选地，所述澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，所述氧化锑与所述硝酸钠的质量比为1：2.5-3.2。
进一步地，所述铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅52-57％，氧化铝12-16％，三氧化二铁3-5％，氧化钙5-8％，氧化钛1-3％，氧化镁1-3％，氧化钾+氧化钠3-7％，余量为杂质。
优选地，所述四氧化三铁为0-2份。
优选地，所述四氧化三铁为3-8份。
优选地，所述四氧化三铁为9-10份。
在本发明的实施例中还提供了铁尾矿微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将所述原料混合均匀，加温到1400℃-1500℃，保温40-80min，制得玻璃液；
(2)、将所述玻璃液水淬，得到玻璃料；
(3)、将所述玻璃料加热，加热速率为8-12℃/min，升温至1100-1150℃进行晶化；
(4)、晶化后随炉冷却，制得铁尾矿微晶玻璃。
优选地，在所述步骤(3)中，晶化时间为20-40min。
优选地，在所述步骤(2)中，采用微晶玻璃水淬池进行水淬。
本发明实施例提供的铁尾矿微晶玻璃，是将铁尾矿与其他材料配合，采用Fe3O4作为着色剂，可制备出绿色、红色和紫色多种颜色的微晶玻璃，并且制备出的微晶玻璃颜色稳定、纯正，理化性能好，成本低，并且在熔融过程中温度较低，有效地降低了能耗。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。
在本发明的实施例中提供了一种铁尾矿微晶玻璃，其原料包括：按重量份计，铁尾矿40-70份，石英砂15-35份，石灰石15-25份，纯碱4-7份，氧化锌2-5份，碳酸钡2-6份，硼砂0.5-1份，四氧化三铁0-10份，澄清剂1-2份。
优选地，其原料包括：按重量份计，铁尾矿50-60份，石英砂25-35份，石灰石20-25份，纯碱6-7份，氧化锌3-5份，碳酸钡3-5份，硼砂0.5-1份，四氧化三铁0-10份，澄清剂1-2份。
其中使用的铁尾矿可以全部取代氧化铝，部分代替二氧化硅、石灰石、纯碱等原料；纯碱在熔融过程中提供氧化钠，氧化钠的作用是降低玻璃液的粘度，起到助熔的作用，但是过量会影响微晶玻璃的抗弯强度；碳酸钡在熔化过程中提供氧化钡，起到助熔的作用，对玻璃性能的影响小于氧化钠，起到调节基础玻璃成分的作用；适当的加入硼砂可以调节产品的光泽度，满足客户的不同要求。
本发明实施例提供的铁尾矿微晶玻璃，是将铁尾矿与其他材料配合，采用Fe3O4作为着色剂，可制备出绿色、红色和紫色多种颜色的微晶玻璃，并且制备出的微晶玻璃颜色稳定、纯正，理化性能好，成本低。
为了去除产品中的气泡，加入一定量澄清剂。优选地，所述澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，所述氧化锑与所述硝酸钠的质量比为1：2.5-3.2。使用该配比的澄清剂，去除气泡效果好，得到的产品中性能好。
进一步地，所述铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅52-57％，氧化铝12-16％，三氧化二铁3-5％，氧化钙5-8％，氧化钛1-3％，氧化镁1-3％，氧化钾+氧化钠3-7％，余量为杂质。使用这种成分的铁尾矿，得到的产品性能更为优越。若是使用其他回收的尾矿，可根据成分进行补添一些成分来实现本发明。
优选地，所述四氧化三铁为0-2份。四氧化三铁为0-2份时，得到的产品为绿色，并且随四氧化三铁含量的增加，逐渐由绿色变为深绿。
优选地，所述四氧化三铁为3-8份。四氧化三铁为3-8份时，得到的产品为红色，并且随四氧化三铁含量的增加，红色逐渐由浅红变为暗红。
优选地，所述四氧化三铁为9-10份。四氧化三铁为9-10份时，得到的产品为紫色，并且随四氧化三铁含量的增加，红色逐渐由浅紫变为深紫。
在本发明的实施例中还提供了铁尾矿微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将所述原料混合均匀，加温到1400℃-1500℃，保温40-80min，制得玻璃液；
(2)、将所述玻璃液水淬，得到玻璃料；
(3)、将所述玻璃料加热，加热速率为8-12℃/min，升温至1100-1150℃进行晶化；
(4)、晶化后随炉冷却，制得铁尾矿微晶玻璃。
该方法步骤简单易操作，并且在熔融过程中温度较低，有效地降低了能耗；制备出的微晶玻璃颜色稳定、纯正，理化性能好，成本低。
优选地，在所述步骤(3)中，晶化时间为20-40min。该晶化时间既能满足产品中的晶型好且稳定，又能满足生产效率的需要。
优选地，在所述步骤(2)中，采用微晶玻璃水淬池进行水淬。微晶玻璃水淬池，包括池体，所述池体的口部设置有多个用于分流玻璃液的辊轴；所述池体呈梯形体，且池底的长度小于池口的长度；所述辊轴设置在池体一侧斜面的上方；所述水淬池还包括捞料机；所述捞料机为传送带捞料机，其中，传送带设置在所述池体的另一侧斜面上；梯形池体两侧的斜面的倾斜角均为30-60度；所述辊轴的直径为3-5cm；所述辊轴之间的距离为1-2cm；池体内的冷却水为循环水。熔融玻璃液由水淬池的正上方的1.5-2.0米处流出，至水淬池的辊轴上，玻璃液在表面张力作用下沿着光滑的辊轴圆面冷却成小尺寸球状颗粒料，然后沿斜面滚动到池底；然后用捞料机将玻璃料捞出。这样制得的玻璃料呈均匀球状，没有出现拉丝或多边形颗粒料，无其他杂质，得到的玻璃料用于后续操作时，不仅能减少与传输皮带之间的摩擦，更主要的是有利于后续的晶化实验，即节约成本更能生产质量优良的微晶玻璃。
实施例1
取以下原料：按重量份计，铁尾矿40份，石英砂35份，石灰石25份，纯碱4份，氧化锌2份，碳酸钡2份，硼砂0.5份，四氧化三铁0份，澄清剂1份，其中，澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，氧化锑与硝酸钠的质量比为1：2.5；铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅52％，氧化铝12％，三氧化二铁3％，氧化钙5％，氧化钛1％，氧化镁1％，氧化钾+氧化钠3％，余量为杂质；
将上述原料混合均匀，加温到1400℃，保温40min，制得玻璃液；
将玻璃液采用微晶玻璃水淬池进行水淬，得到玻璃料；
将玻璃料加热，加热速率为8℃/min，升温至1100℃进行晶化；晶化时间为20min；
晶化后随炉冷却，制得的铁尾矿微晶玻璃为豆绿色。
实施例2
取以下原料：按重量份计，铁尾矿70份，石英砂15份，石灰石15份，纯碱7份，氧化锌5份，碳酸钡6份，硼砂1份，四氧化三铁2份，澄清剂2份，其中，澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，氧化锑与硝酸钠的质量比为1：2.7；铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅55.21％，氧化铝14.72％，三氧化二铁4.21％，氧化钙6.51％，氧化钛1.57％，氧化镁1.5％，氧化钾+氧化钠4.68％，余量为杂质；
将上述原料混合均匀，加温到1500℃，保温80min，制得玻璃液；
将玻璃液采用微晶玻璃水淬池进行水淬，得到玻璃料；
将玻璃料加热，加热速率为12℃/min，升温至1150℃进行晶化；晶化时间为40min
晶化后随炉冷却，制得的铁尾矿微晶玻璃为深绿色。
实施例3
取以下原料：按重量份计，铁尾矿50份，石英砂25份，石灰石20份，纯碱6份，氧化锌3份，碳酸钡3份，硼砂0.5份，四氧化三铁3份，澄清剂1份，其中，澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，氧化锑与硝酸钠的质量比为1：3；铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅57％，氧化铝16％，三氧化二铁5％，氧化钙8％，氧化钛3％，氧化镁3％，氧化钾+氧化钠7％，余量为杂质；
将上述原料混合均匀，加温到1500℃，保温60min，制得玻璃液；
将所述玻璃液采用微晶玻璃水淬池进行水淬，得到玻璃料；
将玻璃料加热，加热速率为10℃/min，升温至1100℃进行晶化；晶化时间为30min
晶化后随炉冷却，制得的铁尾矿微晶玻璃浅红色。
实施例4
取以下原料：按重量份计，铁尾矿50份，石英砂25份，石灰石20份，纯碱6份，氧化锌3份，碳酸钡3份，硼砂0.5份，四氧化三铁5份，澄清剂1份，其中，澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，氧化锑与硝酸钠的质量比为1：3；铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅54.29％，氧化铝15.21％，三氧化二铁4％，氧化钙6.51％，氧化钛1.57％，氧化镁1.5％，氧化钾+氧化钠4.68％，余量为杂质；
将上述原料混合均匀，加温到1500℃，保温60min，制得玻璃液；
将玻璃液采用微晶玻璃水淬池进行水淬，得到玻璃料；
将玻璃料加热，加热速率为10℃/min，升温至1100℃进行晶化；晶化时间为30min
晶化后随炉冷却，制得的铁尾矿微晶玻璃为红色。
实施例5
取以下原料：按重量份计，铁尾矿50份，石英砂25份，石灰石20份，纯碱6份，氧化锌3份，碳酸钡3份，硼砂0.5份，四氧化三铁8份，澄清剂1份，其中，澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，氧化锑与硝酸钠的质量比为1：3；铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅55.21％，氧化铝14.72％，三氧化二铁4.21％，氧化钙6.51％，氧化钛1.57％，氧化镁1.5％，氧化钾+氧化钠4.68％，余量为杂质；
将上述原料混合均匀，加温到1500℃，保温60min，制得玻璃液；
将玻璃液采用微晶玻璃水淬池进行水淬，得到玻璃料；
将玻璃料加热，加热速率为10℃/min，升温至1100℃进行晶化；晶化时间为30min
晶化后随炉冷却，制得的铁尾矿微晶玻璃为暗红色。
实施例6
取以下原料：按重量份计，铁尾矿60份，石英砂20份，石灰石18份，纯碱7份，氧化锌5份，碳酸钡5份，硼砂1份，四氧化三铁9份，澄清剂2份，其中，澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，氧化锑与硝酸钠的质量比为1：3.2；铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅55.21％，氧化铝14.72％，三氧化二铁4.21％，氧化钙6.51％，氧化钛1.57％，氧化镁1.5％，氧化钾+氧化钠4.68％，余量为杂质；
将上述原料混合均匀，加温到1450℃，保温70min，制得玻璃液；
将玻璃液采用微晶玻璃水淬池进行水淬，得到玻璃料；
将玻璃料加热，加热速率为10℃/min，升温至1100℃进行晶化；晶化时间为30min；
晶化后随炉冷却，制得的铁尾矿微晶玻璃为浅紫色。
实施例7
取以下原料：按重量份计，铁尾矿60份，石英砂20份，石灰石18份，纯碱7份，氧化锌5份，碳酸钡5份，硼砂1份，四氧化三铁10份，澄清剂2份，其中，澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，氧化锑与硝酸钠的质量比为1：3.2；铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅55.21％，氧化铝14.72％，三氧化二铁4.21％，氧化钙6.51％，氧化钛1.57％，氧化镁1.5％，氧化钾+氧化钠4.68％，余量为杂质；
将上述原料混合均匀，加温到1450℃，保温70min，制得玻璃液；
将玻璃液采用微晶玻璃水淬池进行水淬，得到玻璃料；
将玻璃料加热，加热速率为10℃/min，升温至1100℃进行晶化；晶化时间为30min；
晶化后随炉冷却，制得的铁尾矿微晶玻璃为紫色。
将实施例1-7得到的铁尾矿微晶玻璃分别进行机械性能和化学性能测试，对照组为申请号为201010142435.1的实施例2制备的红色微晶玻璃；得到的结果如表1所示。
表1机械性能和化学性能测试结果
从表1可以看出，本发明实施例制备的铁尾矿微晶玻璃综合性能较强。
将实施例1-7制备的铁尾矿微晶玻璃和对照组中的红色微晶玻璃分别观察，本发明得到的铁尾矿微晶玻璃色泽均匀，光泽透亮，颜色更纯正，质地更为均匀；对照组中的微晶玻璃质地和色泽略差；将其分别放置在室内和室外，追踪观察3个月，发现本发明提供的铁尾矿微晶玻璃颜色不随时间和温度而变化，颜色更稳定和更纯正；而对照组中的红色微晶玻璃颜色不稳定，随外界气温变化，并且颜色不纯正，随时间变化，质地和色泽明显变差。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铁尾矿微晶玻璃，其特征在于，其原料包括：按重量份计，铁尾矿40-70份，石英砂15-35份，石灰石15-25份，纯碱4-7份，氧化锌2-5份，碳酸钡2-6份，硼砂0.5-1份，四氧化三铁0-10份，澄清剂1-2份，所述四氧化三铁的重量份不包含0份；
所述铁尾矿微晶玻璃通过以下方法制备：
(1)、将所述原料混合均匀，加温到1400℃-1500℃，保温40-80min，制得玻璃液；
(2)、将所述玻璃液水淬，得到玻璃料；
(3)、将所述玻璃料加热，加热速率为8-12℃/min，升温至1100-1150℃进行晶化；
(4)、晶化后随炉冷却，制得铁尾矿微晶玻璃；
在所述步骤(3)中，晶化时间为20-40min。
2.根据权利要求1所述的铁尾矿微晶玻璃，其特征在于，其原料包括：按重量份计，铁尾矿50-60份，石英砂25-35份，石灰石20-25份，纯碱6-7份，氧化锌3-5份，碳酸钡3-5份，硼砂0.5-1份，四氧化三铁0-10份，澄清剂1-2份，所述四氧化三铁的重量份不包含0份。
3.根据权利要求1或2所述的铁尾矿微晶玻璃，其特征在于，所述澄清剂为氧化锑与硝酸钠的混合物，所述氧化锑与所述硝酸钠的质量比为1：2.5-3.2。
4.根据权利要求1或2所述的铁尾矿微晶玻璃，其特征在于，所述铁尾矿的成分含量如下：按重量百分比计，二氧化硅52-57％，氧化铝12-16％，三氧化二铁3-5％，氧化钙5-8％，氧化钛1-3％，氧化镁1-3％，氧化钾+氧化钠3-7％，余量为杂质。
5.根据权利要求1或2所述的铁尾矿微晶玻璃，其特征在于，所述四氧化三铁为0-2份，所述四氧化三铁的重量份不包含0份。
6.根据权利要求1或2所述的铁尾矿微晶玻璃，其特征在于，所述四氧化三铁为3-8份。
7.根据权利要求1或2所述的铁尾矿微晶玻璃，其特征在于，所述四氧化三铁为9-10份。
8.权利要求1-7任一项所述的铁尾矿微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将所述原料混合均匀，加温到1400℃-1500℃，保温40-80min，制得玻璃液；
(2)、将所述玻璃液水淬，得到玻璃料；
(3)、将所述玻璃料加热，加热速率为8-12℃/min，升温至1100-1150℃进行晶化；
(4)、晶化后随炉冷却，制得铁尾矿微晶玻璃；
在所述步骤(3)中，晶化时间为20-40min。
9.根据权利要求8所述的铁尾矿微晶玻璃的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，采用微晶玻璃水淬池进行水淬。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160518 Termination date: 20170627 |
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