CN110950539A - 一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃及其制备方法，属于微晶玻璃制备技术领域。所述的以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣52‑63％、石英沙12‑18％、白云石8‑13％、方解石7‑15％、纯碱5‑12％、硼砂2‑5％、碳酸钡2.5‑3.1％、氧化锆0.3‑0.7％、钛粉0.1‑0.3％、硫磺0.1‑0.3％。本发明利用煤渣中含有微晶玻璃所需的成份，以煤渣作为主要原料，ZrO2/TiO2做晶核剂，变废为宝，消除了大量煤渣占地的困扰，绿化了环境，同时采用煤渣做为主要原料还有利于降低生产成本。

Description

一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于微晶玻璃制备技术领域，具体涉及一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃是当今世界方兴未艾的新型无机材料。是玻璃家庭中的新秀。它的学名叫做玻璃陶瓷，也叫微晶石。具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃是通过将玻璃进行一定的热处理，使内部析出均匀的晶相，从而比陶瓷光亮，比玻璃强度高。它的硬度可制得比钢还硬，如果用一根微晶玻璃管当榔头，可以把钉子敲进木头里，玻璃管却丝毫无损。它也几乎受热不涨，遇冷不缩，将微晶玻璃杯放在冰块上，再倒入沸水中，玻璃杯依然无漾，用他做的刀具，能够削铁如泥，用它做导弹头的外罩，能够抵得住高速飞行产生的高温，它也是一种绿色环保装饰材料，具有板面平整洁净，色调均匀一致，文理清晰雅致，光泽柔和晶莹，色彩绚丽璀璨，不吸水防污染，耐酸碱抗老化，绿色环保，无放射线毒害的优良物质，是当今世界高档，豪华装饰材料的代表，广泛用于宾馆，商场，写字楼，地铁站，飞机场，别墅等高端建筑的内外墙面，地面，柱面及台面的装饰装修。根据微晶玻璃的组成结构不同，它在建筑，军工，生物科学等多方面都有应用，应用前景广阔。
现有的微晶玻璃制备方法多以冶金矿渣、粉煤灰、尾矿、赤泥或纯化工试剂为原料，常采用烧结法、溶胶-凝胶法和熔融法制备。如中国专利CN101328021A公开了一种多孔微晶玻璃及其制造方法，以粉煤灰、稀选尾矿为原料，用水淬法制备出CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统的玻璃粉末，并添加造孔剂，制备出以开口气孔为主的多孔微晶玻璃，此方法利用了稀选尾矿中的稀土、铌、萤石作为复合晶核剂，促进玻璃的核化和晶化的作用，制得满足不同过滤对象的、气孔率和孔径分布可调的高强度连通气孔的多孔微晶玻璃。目前的技术大部分是针对不同矿渣、尾矿及粉煤灰等二次资源制备微晶玻璃的情况，鲜少有利用煤渣制备微晶玻璃的。鉴于此，开发一种简单易行的利用高比例煤渣制备微晶玻璃的方法是有实际价值及意义的。
发明内容
本发明通过提供一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃及其制备方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，所述微晶玻璃按重量百分比计包括以下原料：煤渣52-63％、石英沙12-18％、白云石8-13％、方解石7-15％、纯碱5-12％、硼砂2-5％、碳酸钡2.5-3.1％、氧化锆0.3-0.7％、钛粉0.1-0.3％、硫磺0.1-0.3％。
优选地，所述微晶玻璃按重量百分比计包括以下原料：煤渣54.5％、石英沙13.2％、白云石8.8％、方解石9.7％、纯碱7.0％、硼砂3.5％、碳酸钡2.5％、氧化锆0.4％、钛粉0.2％、硫磺0.2％。
所述煤渣的化学成份含量为SiO2 40-50％、Al2O3 30-35％、Fe2O3 4-20％、CaO 1-5％，其余为镁、硫、碳。
本发明还提供一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1550-1600℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1100-1150℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理后，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
优选地，所述步骤S3中，核化温度为700-750℃，核化时间为2小时，晶化温度880-930℃，晶化时间为3小时，退火温度800-850℃。
优选地，所述微晶玻璃熔融后按重量百分比计包括以下组份：SiO2 50-55％、Al2O315-20％、CaO 10-16％、MgO 6-10％、Na2O 5-8％、ZrO2 0.1-3％、B2O3 1-4％、BaO 0.1-3％、FeO 5-8％、TiO2 0.1-0.8％。
优选地，所述微晶玻璃熔融后按重量百分比计包括以下组份：SiO2 52％、Al2O315.8％、CaO 11％、MgO 8％、Na2O 6％、ZrO20.5％、B2O3 1％、BaO 1％、FeO 6.5％、TiO20.2％。
优选地，所述微晶玻璃为CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用煤渣中含有微晶玻璃所需的成份，以煤渣作为主要原料，ZrO2/TiO2做晶核剂，变废为宝，消除了大量煤渣占地的困扰，绿化了环境，同时采用煤渣做为主要原料还有利于降低生产成本。
2、由于煤渣中含有少量CaO、MgO，因此，在制备微晶玻璃的时候再添加少量的CaO、MgO即可，使微晶玻璃形成CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃。
3、本发明在制备微晶玻璃的原料中加入硼砂和碳酸钡，可以降低高温粘度，使配合料易于熔融。
4、本发明中加入的硫磺可以使煤渣中的部分铁转化为硫化亚铁，硫化亚铁的熔点为1195℃，因此硫化亚铁在核化温度区间，成为晶体，从玻璃中析出；故硫化亚铁在微晶玻璃中，易于引起分相，降低晶化活化能，从而促进晶体析出。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣52-63％、石英沙12-18％、白云石8-13％、方解石7-15％、纯碱5-12％、硼砂2-5％、碳酸钡2.5-3.1％、氧化锆0.3-0.7％、钛粉0.1-0.3％、硫磺0.1-0.3％。所述煤渣的化学成份含量为SiO2 40-50％、Al2O3 30-35％、Fe2O3 4-20％、CaO 1-5％，其余为镁、硫、碳。
所述以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1550-1600℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1100-1150℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理，其中核化温度为700-750℃，核化时间为2小时，晶化温度880-930℃，晶化时间为3小时，退火温度800-850℃，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。所述微晶玻璃熔融后按重量百分比计包括以下组份：SiO2 50-55％、Al2O3 15-20％、CaO 10-16％、MgO 6-10％、Na2O 5-8％、ZrO2 0.1-3％、B2O3 1-4％、BaO 0.1-3％、FeO 5-8％、TiO2 0.1-0.8％。
实施例1
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣54.5％、石英沙13.2％、白云石8.8％、方解石9.7％、纯碱7.0％、硼砂3.5％、碳酸钡2.5％、氧化锆0.4％、钛粉0.2％、硫磺0.2％。
所述以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1550℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1120℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理，其中核化温度为750℃，核化时间为2小时，晶化温度890℃，晶化时间为3小时，退火温度820℃，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
实施例2
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣56.3％、石英沙12％、白云石9％、方解石8％、纯碱9％、硼砂2％、碳酸钡2.8％、氧化锆0.5％、钛粉0.1％、硫磺0.3％。
所述以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1580℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1100℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理，其中核化温度为700℃，核化时间为2小时，晶化温度930℃，晶化时间为3小时，退火温度830℃，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
实施例3
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣60％、石英沙12％、白云石8％、方解石8％、纯碱5％、硼砂2.9％、碳酸钡3.1％、氧化锆0.7％、钛粉0.2％、硫磺0.1％。
所述以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1600℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1140℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理，其中核化温度为740℃，核化时间为2小时，晶化温度880℃，晶化时间为3小时，退火温度850℃，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
实施例4
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣56％、石英沙13％、白云石10％、方解石7.7％、纯碱6％、硼砂4％、碳酸钡2.5％、氧化锆0.3％、钛粉0.3％、硫磺0.2％。
所述以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1550℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1150℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理，其中核化温度为750℃，核化时间为2小时，晶化温度900℃，晶化时间为3小时，退火温度800℃，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
实施例5
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣60％、石英沙12％、白云石8％、方解石8％、纯碱5％、硼砂3.7％、碳酸钡2.5％、氧化锆0.4％、钛粉0.1％、硫磺0.3％。
所述以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1590℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1140℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理，其中核化温度为710℃，核化时间为2小时，晶化温度920℃，晶化时间为3小时，退火温度830℃，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
实施例6
一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，按重量百分比计包括以下原料：煤渣55％、石英沙13％、白云石10.5％、方解石9％、纯碱6％、硼砂3％、碳酸钡2.7％、氧化锆0.4％、钛粉0.3％、硫磺0.1％。
所述以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1550℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1120℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理，其中核化温度为710℃，核化时间为2小时，晶化温度910℃，晶化时间为3小时，退火温度850℃，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
对实施例1-实施例6中的微晶玻璃进行性能检测，结果如下：
Figure BDA0002328820730000081
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种以煤渣为主要原料的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃按重量百分比计包括以下原料：煤渣52-63％、石英沙12-18％、白云石8-13％、方解石7-15％、纯碱5-12％、硼砂2-5％、碳酸钡2.5-3.1％、氧化锆0.3-0.7％、钛粉0.1-0.3％、硫磺0.1-0.3％。
2.根据权利要求1所述的以煤渣为主要原料的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃按重量百分比计包括以下原料：煤渣54.5％、石英沙13.2％、白云石8.8％、方解石9.7％、纯碱7.0％、硼砂3.5％、碳酸钡2.5％、氧化锆0.4％、钛粉0.2％、硫磺0.2％。
3.一种根据权利要求1或2所述的以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按比例称取煤渣、石英沙、白云石、方解石、纯碱、硼砂、碳酸钡、氧化锆、钛粉、硫磺，混合均匀，得到配合料；
S2：将步骤A得到的配合料在熔窑内于1550-1600℃温度下进行熔融，得玻璃液，将熔制好的玻璃液温度降至1100-1150℃，再进入压延机压制成型，得到基础玻璃；
S3：将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过核化、晶化、退火处理后，再经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
4.根据权利要求3所述的以煤渣为主要原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，核化温度为700-750℃，核化时间为2小时，晶化温度880-930℃，晶化时间为3小时，退火温度800-850℃。
5.根据权利要求3所述的以煤渣为主要原料的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃为CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。
6.根据权利要求3所述的以煤渣为主要原料的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃熔融后按重量百分比计包括以下组份：SiO2 50-55％、Al2O3 15-20％、CaO 10-16％、MgO 6-10％、Na2O 5-8％、ZrO2 0.1-3％、B2O3 1-4％、BaO 0.1-3％、FeO 5-8％、TiO2 0.1-0.8％。
7.根据权利要求6所述的以煤渣为主要原料的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃熔融后按重量百分比计包括以下组份：SiO2 52％、Al2O3 15.8％、CaO 11％、MgO 6％、Na2O6％、ZrO20.5％、B2O3 1％、BaO 1％、FeO 6.5％、TiO2 0.2％。
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