CN109502983B - 一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于绿色环保建筑材料技术领域，具体涉及一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法。其配合料组成的质量百分比为：高炉渣50.1%~52%、硅砂30.7%~32%、氯化钠2.4%~3.1%、二氧化钛3.1%~3.8%、氟硅酸钠5.8%~6.8%、氧化镁4.4%~5.1%、三氧化二钴0.1%~0.4%；混合均匀的配合料在1550℃中熔融2.5h，后将所述玻璃混合熔液浇注、成型、退火得到基础玻璃；基础玻璃再放入晶化炉中进行析晶处理，得到一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃。本发明提高了对高炉渣资源的利用率，使高炉渣具有更高的附加值，实现资源可再生循环。
Description
技术领域
本发明属于绿色环保建筑材料技术领域，具体涉及一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法。
背景技术
高炉渣作为冶金工业排放的一种固体废弃物，其主要成分为CaO、MgO、Al2O3、SiO2以及含有少量Cr2O3、Fe2O3和TiO2等其它微量成分，是构成CaO-MgO-Al2O3-SiO2体系微晶玻璃的重要组成成分。该体系基础玻璃经热处理工艺加工后，可析出性能优异的透辉石晶相，具有良好的化学稳定性能以及色泽均匀等优点，且耐腐蚀、耐磨、无污染、机械强度高，是现代建筑行业中较理想的装饰材料之一。
近年来，国内外市场上出现了较多的微晶玻璃装饰板，其中白灰色、黑色以及带有深色纹理的款式占多数，且以现有的技术制备的微晶玻璃存在样式较少、颜色单一的问题，随着人们的生活水平不断提高，对良好的建筑装饰材料也有了更高的要求，需要不同种类的颜色以及样式来满足人们的需求，因此开发不同颜色及样式的微晶玻璃，是目前急待解决的问题。
发明内容
为完成背景技术中所提出的问题，本发明的目的是提出一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案：
一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，所述的制备方法的具体步骤如下：
1）原料的配制：
微晶玻璃熔制配合料的组成及重量百分比为：高炉渣：50.1~52%，硅砂：30.7~32%，NaCl：2.4~3.1%，TiO2 ：3.1~3.8%，Na2SiF6 ：5.8~6.8%，MgO：4.4~5.1%，Co2O3：0.1~0.4%，所述的Co2O3为着色剂；所述的TiO2与Na2SiF6为晶核剂；
2）将高炉渣放入震动研磨机做研磨处理，以防止熔融时高炉渣颗粒因受热不均匀溢出坩埚，导致成分缺失；
3）将所述的熔制配合料按照步骤1）的成分的比例称量后混合，送至高温炉中于1550℃熔融2.5小时得到玻璃混合熔液；
4）将所述的玻璃混合熔液浇注在已预热的铸铁模具中成型，待成型后脱模放入温度为600℃的精密退火炉中保温2h，最后随退火炉自然冷却至室温，得到基础玻璃；
5）将所述的基础玻璃再放入晶化炉中进行析晶处理；
所述析晶处理的方式为：采用阶梯式热处理温度制度，升温速率为由室温先以10℃/min升至450℃；再以5℃/min升温至核化温度680℃，所述核化温度保温时长为2h~3h；再以5℃/min的升温速率升至晶化温度850℃，所述晶化温度保温时长为2h~3h；后随炉冷却至室温，得到所述的一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃；所述微晶玻璃表面呈现为天幕蓝色中带星球状分布，星球状主晶相为纯白色透辉石结构，由高温核化时形成的球形晶胚长大团聚而形成；其晶面天幕蓝色的深浅与纯白色星球状的大小可通过调节所述配合料的成分比例和所述核化温度保温时长及晶化温度保温时长来控制。
所述高炉渣的主要成分及重量百分比为：CaO：43.54%，SiO2：24.12%，Al2O3 ：16.58%，MgO：10.34%，TiO2：1.22%，K2O：0.62%，Na2O：0.60%，Fe2O3：0.25%，Cr2O3：0.05%。
所述着色剂Co2O3可使母体微晶玻璃显现蓝色，并且加入量越大，颜色越深，但其引入量过大时会抑制微晶玻璃的析晶，影响微晶玻璃的物理性能，因此Co2O3的加入量控制在0.1%~0.4%范围之间，不影响透辉石晶相析晶的同时，使母体微晶玻璃显现出漂亮的天幕蓝色。
所述TiO2与Na2SiF6为晶核剂；随着TiO2加入量的增加，可使纯白色的透辉石晶相的晶体形态由球状向柱状、枝状晶转变；TiO2能够有效的促进微晶玻璃实现整体析晶，随着TiO2含量的增加，Si4+逐步被Ti4+取代，逐步形成[TiO4]四面体，钛原子的半径比硅原子半径大，与氧原子的结合力小于硅原子，从而使硅氧四面体断裂，形成单体；且Na2SiF6在高温下分解生成F-，其中每两个F-可取代一个O2-，从而断开硅氧四面体，让原本较为复杂的硅氧四面体结构逐步形成[SiF4]单体，同时也可与Ca2+形成CaF2作为玻璃溶液中的晶核剂。因TiO2与Na2SiF6能够破坏玻璃的硅氧四面体结构，故可降低玻璃熔制时的温度，但上述二者添加剂如加入量过大时，反而会导致玻璃粘度降低的速率减慢，析晶效果变差；因此Na2SiF6与TiO2的加入量应分别控制在5.8%~6.8%与3.1%~3.8%的范围之间，可使纯白色的透辉石晶体在天幕蓝色的微晶玻璃母体表面呈现为星球分布，并且析晶效果良好。
随着所述晶化温度保温时间的延长，微晶玻璃中的晶核逐渐长大，逐步发育成外表为天幕蓝色并呈有星球形状分布的微晶玻璃表面；保温时间较短时，微晶玻璃表面的星球效果较不理想，且颗粒小；但时间过长会因此而导致能源消耗的增加，微晶玻璃表面星球过大或变形，不美观；因此核化与晶化温度的保温时间相应的控制在2h~3h之间为宜。
本发明提出的一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，颜色样式美观、纹理独特，具有很好的装饰效果，并且其各项物理性能良好，是一种性能优异的绿色环保建筑材料，其制备方法提高了对高炉渣资源的利用率，使高炉渣具有更高的附加值，实现资源可再生循环。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明加以说明：
实施例1：
一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
1）首先按照所述微晶玻璃的熔制配合料的组成和质量百分比：高炉渣52%、硅砂31.7%、氯化钠2.6%、二氧化钛3.1%、氟硅酸钠5.8%、氧化镁4.4%，着色剂三氧化二钴的加入量为配料总质量的0.4%；
2）将充分混合均匀的配合料放置于1550℃的高温炉中融化2.5h；
3）将所述玻璃混合熔液浇注在已预热的铸铁模具中成型，待成型后脱模放入温度为600℃的精密退火炉中保温2h，最后随退火炉自然冷却至室温，得到基础玻璃；将所述的基础玻璃再放入晶化炉中进行析晶处理，采用阶梯式热处理温度制度，升温速率为由室温先以10℃/min升至450℃，再以5℃/min升温至核化温度680℃保温3h，再5℃/min的升温速率升至晶化温度850℃保温3h，后随炉冷却至室温。
实施例2：
一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
1）首先按照所述微晶玻璃的熔制配合料的组成和质量百分比：高炉渣51.2%、硅砂32%、氯化钠2.7%、二氧化钛3.2%、氟硅酸钠6.2%、氧化镁4.6%，着色剂三氧化二钴的加入量为配料总质量的0.1%；
2）将充分混合均匀的配合料放置于1550℃的高温炉中融化2.5h；
3）将所述玻璃混合熔液浇注在已预热的铸铁模具中成型，待成型后脱模放入温度为600℃的精密退火炉中保温2h，最后随退火炉自然冷却至室温，得到基础玻璃；将所述的基础玻璃再放入晶化炉中进行析晶处理，采用阶梯式热处理温度制度，升温速率为由室温先以10℃/min升至450℃，再以5℃/min升温至核化温度680℃保温2h，再5℃/min的升温速率升至晶化温度850℃保温2h，后随炉冷却至室温。
实施例3：
一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
1）首先按照所述微晶玻璃的熔制配合料的组成和质量百分比：高炉渣51.8%、硅砂30.7%、氯化钠2.9%、二氧化钛3.7%、氟硅酸钠5.9%、氧化镁4.7%，着色剂三氧化二钴的加入量为配料总质量的0.3%；
2）将充分混合均匀的配合料放置于1550℃的高温炉中融化2.5h；
3）将所述玻璃混合熔液浇注在已预热的铸铁模具中成型，待成型后脱模放入温度为600℃的精密退火炉中保温2h，最后随退火炉自然冷却至室温，得到基础玻璃；将所述的基础玻璃再放入晶化炉中进行析晶处理，采用阶梯式热处理温度制度，升温速率为由室温先以10℃/min升至450℃，再以5℃/min升温至核化温度680℃保温2h，再5℃/min的升温速率升至晶化温度850℃保温3h，后随炉冷却至室温。
实施例4：
一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
1）首先按照所述微晶玻璃的熔制配合料的组成和质量百分比：高炉渣51.5%、硅砂31.4%、氯化钠3.1%、二氧化钛3.3%、氟硅酸钠6.0%、氧化镁4.5%，着色剂三氧化二钴的加入量为配料总质量的0.2%；
2）将充分混合均匀的配合料放置于1550℃的高温炉中融化2.5h；
3）将所述玻璃混合熔液浇注在已预热的铸铁模具中成型，待成型后脱模放入温度为600℃的精密退火炉中保温2h，最后随退火炉自然冷却至室温，得到基础玻璃；将所述的基础玻璃再放入晶化炉中进行析晶处理，采用阶梯式热处理温度制度，升温速率为由室温先以10℃/min升至450℃，再以5℃/min升温至核化温度680℃保温3h，再5℃/min的升温速率升至晶化温度850℃保温2h，后随炉冷却至室温。
以上实施例所制备出微晶玻璃表面均为蓝色天幕中呈现有星球状分布的效果，其主晶相均为透辉石结构，其硬度与抗弯强度与耐酸碱性能均高于“JC/T872-2000建筑装饰用微晶玻璃”建材行业的标准要求。
Claims (2)
1.一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
1）原料的配制：
微晶玻璃熔制配合料的组成及重量百分比为：高炉渣：50.1~52%，硅砂：30.7~32%，NaCl：2.4~3.1%，TiO2 ：3.1~3.8%，Na2SiF6 ：5.8~6.8%，MgO：4.4~5.1%，Co2O3：0.1~0.4%，所述的Co2O3为着色剂；所述的TiO2与Na2SiF6为晶核剂；
2）将高炉渣放入震动研磨机做研磨处理，以防止熔融时高炉渣颗粒因受热不均匀溢出坩埚，导致成分缺失；
3）将所述的熔制配合料按照步骤1）的成分的比例称量后混合，送至高温炉中于1550℃熔融2.5小时得到玻璃混合熔液；
4）将所述的玻璃混合熔液浇注在已预热的铸铁模具中成型，待成型后脱模放入温度为600℃的精密退火炉中保温2h，最后随退火炉自然冷却至室温，得到基础玻璃；
5）将所述的基础玻璃再放入晶化炉中进行析晶处理；
6）所述析晶处理的方式为：采用阶梯式热处理温度制度，升温速率为由室温先以10℃/min升至450℃；再以5℃/min升温至核化温度680℃，所述核化温度保温时长为2h~3h；再以5℃/min的升温速率升至晶化温度850℃，所述晶化温度保温时长为2h~3h；后随炉冷却至室温，得到所述的一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃；所述微晶玻璃表面呈现为天幕蓝色中带星球状分布，星球状主晶相为纯白色透辉石结构，由高温核化时形成的球形晶胚长大团聚而形成。
2.如权利要求1所述的一种带星球状分布的天幕蓝色微晶玻璃的制备方法，其特征在于：所述高炉渣的主要成分及重量百分比为：CaO：43.54%，SiO2：24.12%，Al2O3 ：16.58%，MgO：10.34%，TiO2：1.22%，K2O：0.62%，Na2O：0.60%， Fe2O3：0.25%， Cr2O3：0.05%。
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