CN112645599A - 一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，所述通体微晶装饰材料是由以下质量百分比原料经过混料→熔化→均化、澄清→浇铸→晶化、退火→脱模→切割→打磨抛光→检验入库的工艺流程制成的：赤泥85～90%、石英砂5～10%、轻浇镁2～5%、碳酸钡0.5～1%、氟硅酸钠1～3%。在本发明的原料配比中赤泥占比可达到85～90%，赤泥的利用率极高，能有效降低赤泥对环境的影响；而且采用先熔化再浇铸成形的方式制备微晶玻璃，相较于常规的压延成形成品率更高，使用外部为不锈钢、内部为硼板的模具进行浇铸，在浇铸后先升温使玻璃晶化后再进行降温退火，不仅能有效预防板材炸裂从而提高安全性和可行性，还能省去一次升温过程，降低了生产能耗。

Description

一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法
技术领域
本发明属于装饰材料制备技术领域，具体是一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法。
背景技术
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第四大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。赤泥主要化学成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO、Na2O，其中Fe2O3含量高达40%。目前我国赤泥综合利用率不足10％，大量的赤泥不能得到充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，赤泥在堆放过程中不仅占用了大量土地，还容易造成土地碱化、地下水污染等问题。大量赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成了多方面的直接和间接的影响，所以最大限度减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
微晶玻璃是指在玻璃中加入某些成核物质，通过热处理、光照射或化学处理等手段，在玻璃内均匀地析出大量的微小晶体，形成致密的微晶相和玻璃相的多相复合体。微晶玻璃又称微晶玉石或陶瓷玻璃，具有玻璃和陶瓷的双重特性，比陶瓷的亮度高，比玻璃的韧性强。微晶玻璃制备方法包括整体析晶法(熔融法)、烧结法、溶胶-凝胶法等，目前国内已工业化应用的方法为前两者。通过控制微晶的种类数量、尺寸大小等，可以获得透明微晶玻璃、膨胀系数为零的微晶玻璃、表面强化微晶玻璃、不同色彩或可切削微晶玻璃。微晶玻璃装饰板是一种由适当玻璃颗粒经烧结与晶化，制成的微晶体和玻璃的混合体；其质地坚硬、密实均匀，且生产过程中无污染，产品本身无放射性污染，是一种新型的环保绿色材料。微晶玻璃装饰板各项质量指标(高硬度、耐腐蚀、抗压、抗冲击、不吸水、少沾尘、无辐射)均优于天然石材板材，经抛光后的板材表面具有仿天然石材的花纹或彩色纹路，更为可贵的是其具有晶莹柔和的光泽，在阳光照射下具有类似玻璃般晶莹剔透、璀璨发亮的光学效果，是21世纪很有发展前途的新型装饰材料之一。
微晶玻璃具有原料广泛的特性，可以根据赤泥的化学成分来设计微晶玻璃基础体系，生产微晶玻璃，提高赤泥的综合利用率。目前也公开了一些利用赤泥生产微晶玻璃的技术方案，如，专利CN103922599B公开了一种利用赤泥-粉煤灰-钛渣制备微晶玻璃的方法，将赤泥（25-70wt%），粉煤灰（23-70wt%），钛渣（1-10wt%），助溶剂（0-10wt%），经配料、混合、熔制、成型、核化晶化、冷加工而成。专利CN109052969B公开了一种钙铁榴石型赤泥生产微晶玻璃的方法，包括下述步骤：S1：将钙铁榴石型赤泥与添加剂调配后，混合均匀，得到基础玻璃配合料；S2：将基础玻璃配合料放入高温炉中熔化，均化澄清后，得到玻璃液；S3：将玻璃液浇注到合金钢模具中，得到基础玻璃块；或，将玻璃液直接倒入去离子水中水淬成基础玻璃粒料，干燥磨细成粉体后装入晶化模具中压制成型，得到基础玻璃块；S4：将基础玻璃块进行微晶化处理，得到微晶玻璃。专利申请CN112010563A公开了一种利用铅渣和赤泥制备微晶玻璃的方法，将铅渣（质量含量为10％～34％）和赤泥的混合粉置于温度为1300～1400℃、空气氛围中高温熔融40～60min，浇注、冷却成型得到前驱体玻璃，前驱体玻璃依次进行高温去应力处理和高温热处理即得微晶玻璃。专利申请CN107352791A公开了一种复合调质剂及用其制备黑色微晶玻璃的方法和系统。该方法包括如下步骤：步骤1：将赤泥熔渣及复合调质剂混合均匀，获得混合料；步骤2：将混合料加热至熔融，保温1小时-3小时后均化，获得熔融料；步骤3：将熔融料降温40℃-70℃进行澄清，澄清时间为1小时-3小时，获得澄清料；步骤4：将澄清料浇铸成型并退火，得到黑色基础玻璃；步骤5：将黑色基础玻璃进行热处理，得到黑色微晶玻璃。专利申请CN108545948A公开了以赤泥为原料制备CaO-MgOAl2O3-SiO2-Fe2O3系微晶玻璃的方法，包括如下步骤：步骤一、原料选择；步骤二、原料混合；步骤三、混合料的熔化；步骤四、压延成形；步骤五、退火；步骤六、晶化。但是，目前所公开的利用赤泥生产微晶玻璃的技术方案中普遍存在以下几点不足：一、赤泥利用率低；二、微晶玻璃难成形或容易炸裂，成品率低；三、微晶玻璃板材与模具紧密结合，脱模难；四、微晶玻璃板材厚度薄，使用范围窄；等。因此，若想在实际生产和应用中利用高配比的赤泥制备得到高质量的微晶玻璃，还需要进一步进行深入研究和完善。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，采用本发明的方法生产通体微晶装饰材料，赤泥的利用率高，通体微晶成品率高，生产过程安全性好、能耗低，而且能实现连续工业化生产。
一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，所述通体微晶装饰材料是由以下质量百分比原料经过混料→熔化→均化、澄清→浇铸→晶化、退火→脱模→切割→打磨抛光→检验入库的工艺流程制成的：赤泥85～90%、石英砂5～10%、轻浇镁2～5%、碳酸钡0.5～1%、氟硅酸钠1～3%。工艺流程图见图1.
所述混料是将赤泥经过烘干、除铁后粉碎并过40～60目筛，筛下物与石英砂、轻浇镁、碳酸钡、氟硅酸钠按质量百分比混合后加入占混合物总重量2～5%的水，充分混匀。
所述熔化是采用全电熔窑进行熔化，熔化温度为1450～1520℃。
所述均化、澄清的温度为1350～1450℃。
所述浇铸是先将外部为不锈钢、内部为硼板的模具放置在窑车上，再将玻璃液浇铸到模具中。
所述晶化、退火是将装有浇铸好的模具的窑车通过轨道送入到已预热至600～800℃的梭式窑中，在850～900℃保温1～2小时，然后升温至1150～1250℃保温3～5小时使玻璃液晶化，再降温至680～750℃保温2～3小时进行退火处理，最后冷却至室温。
以上所述利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法可以通过全自动智能化系统实现连续生产，具体生产过程如下：
（1）混料：将赤泥经过烘干、除铁后用雷蒙制粉机制粉并过40～60目筛，筛下物与石英砂、轻浇镁、碳酸钡、氟硅酸钠通过自动进料称量装置，按赤泥85～90%、石英砂5～10%、轻浇镁2～5%、碳酸钡0.5～1%、氟硅酸钠1～3%的质量百分比称量好后，由传送皮带送至自动混料机混合，并加入占混合物总重量2～5%的水，混合3～8分钟。
（2）熔化：将充分混匀后的原料通过自动加料机送入全电熔窑中进行熔化，熔化温度为1450～1520℃。
（3）均化、澄清：将熔化好的玻璃液通过上升道进入到储料池中进行澄清、均化，储料池温度为1350～1450℃。
（4）浇铸：将外部为不锈钢、内部为硼板的模具放置在窑车上，再将澄清、均化好的玻璃液通过供料道浇铸到模具中，供料道温度为1200～1300℃。
（5）晶化、退火：将装有浇铸好的模具的窑车通过轨道送入到已预热至600～800℃的梭式窑中，在850～900℃保温1～2小时，然后升温至1150～1250℃保温3～5小时使玻璃液晶化，再降温至680～750℃保温2～3小时进行退火处理，最后冷却至室温。
（6）脱模：将冷却至室温的模具送出梭式窑后再在室温下放置2～3天，然后利用拆模工具进行脱模。模具内玻璃液经晶化后密度增加、体积收缩，出窑后玻璃边缘已与模具分离，因此，将模具拆开即可轻易实现直接脱模。
（7）切割：将微晶玻璃立方体通过花岗石多片切割机按照实际需求切割成厚度为10～100mm的微晶玻璃板材。
（8）打磨抛光：采用全自动磨机对切割后的微晶玻璃板材进行打磨抛光。
（9）检验入库：将微晶玻璃板材经验收合格后入库储存或者直接外卖作为装饰材料应用。
本发明的有益效果是：
在本发明的方法中先对赤泥进行干燥后除铁，降低高铁含量成分对微晶玻璃后期成形的不利影响，并选择浇铸工艺成形，使得通体微晶装饰材料的原料配比中赤泥的占比可达到85～90%，赤泥利用率极高，能极大限度地实现赤泥的减量化、资源化利用，有效降低赤泥对环境的影响。在本发明的方法中，采用先熔化再浇铸成形的方式制备微晶玻璃，相较于常规的压延成形，成品率更高，而且浇铸成立方体再切割成板材，板材的厚度可在10～100mm之间，平整度更好，后期打磨抛光损失少，可应用范围更宽。使用外部为不锈钢、内部为硼板的模具进行浇铸，模具内部的硼板不仅耐高温而且和玻璃不粘连，能避免板材炸裂产生的不利影响，而且玻璃晶化后由于自身密度增加、体积收缩即能自动和模具分离，后期脱模效率及成功率高。在浇铸后先升温使玻璃晶化后再进行降温退火，晶化后玻璃板材内部结构均匀，晶化放热过程在晶化阶段产生，退火时不再放热，玻璃板材上下、内外温差较小，退火时不易炸裂，有效解决了现有浇铸工艺先退火再升温进行晶化处理时板材容易炸裂的问题，提高了玻璃板材成形过程的安全性和可行性，还能省去一次升温过程，降低了生产能耗。另外，在本发明的方法中玻璃液晶化温度较高，产生的晶体数量较多，产品性能好。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2和图3是采用本发明的方法制备得到的通体微晶装饰板材。
具体实施方式
为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，具体生产过程如下：
（1）混料：将赤泥经过烘干、除铁后用雷蒙制粉机制粉并过40目筛，筛下物与石英砂、轻浇镁、碳酸钡、氟硅酸钠通过自动进料称量装置，按赤泥85%、石英砂10%、轻浇镁2%、碳酸钡1%、氟硅酸钠2%的质量百分比称量好后，由传送皮带送至自动混料机混合，并加入占混合物总重量2%的水，混合3分钟。
（2）熔化：将充分混匀后的原料通过自动加料机送入全电熔窑中进行熔化，熔化温度为1520℃。
（3）均化、澄清：将熔化好的玻璃液通过上升道进入到储料池中进行澄清、均化，储料池温度为1450℃。
（4）浇铸：将外部为不锈钢、内部为硼板的模具放置在窑车上，再将澄清、均化好的玻璃液通过供料道浇铸到模具中，供料道温度为1300℃。
（5）晶化、退火：将装有浇铸好的模具的窑车通过轨道送入到已预热至800℃的梭式窑中，在900℃保温1小时，然后升温至1150℃保温5小时使玻璃液晶化，再降温至680℃保温3小时进行退火处理，最后冷却至室温。
（6）脱模：将冷却至室温的模具送出梭式窑后再在室温下放置3天，然后利用拆模工具进行脱模。
（7）切割：将微晶玻璃立方体通过花岗石多片切割机按照实际需求切割成厚度为10～100mm的微晶玻璃板材。
（8）打磨抛光：采用全自动磨机对切割后的微晶玻璃板材进行打磨抛光。
（9）检验入库：将微晶玻璃板材经验收合格后入库或外卖。
实施例2
一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，具体生产过程如下：
（1）混料：将赤泥经过烘干、除铁后用雷蒙制粉机制粉并过50目筛，筛下物与石英砂、轻浇镁、碳酸钡、氟硅酸钠通过自动进料称量装置，按赤泥88%、石英砂7%、轻浇镁2.2%、碳酸钡0.8%、氟硅酸钠2%的质量百分比称量好后，由传送皮带送至自动混料机混合，并加入占混合物总重量3.5%的水，混合5分钟。
（2）熔化：将充分混匀后的原料通过自动加料机送入全电熔窑中进行熔化，熔化温度为1485℃。
（3）均化、澄清：将熔化好的玻璃液通过上升道进入到储料池中进行澄清、均化，储料池温度为1400℃。
（4）浇铸：将外部为不锈钢、内部为硼板的模具放置在窑车上，再将澄清、均化好的玻璃液通过供料道浇铸到模具中，供料道温度为1250℃。
（5）晶化、退火：将装有浇铸好的模具的窑车通过轨道送入到已预热至700℃的梭式窑中，在875℃保温1.5小时，然后升温至1200℃保温4小时使玻璃液晶化，再降温至715℃保温2.5小时进行退火处理，最后冷却至室温。
（6）脱模：将冷却至室温的模具送出梭式窑后再在室温下放置2.5天，然后利用拆模工具进行脱模。
（7）切割：将微晶玻璃立方体通过花岗石多片切割机按照实际需求切割成厚度为10～100mm的微晶玻璃板材。
（8）打磨抛光：采用全自动磨机对切割后的微晶玻璃板材进行打磨抛光。
（9）检验入库：将微晶玻璃板材经验收合格后入库或外卖。
实施例3
一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，具体生产过程如下：
（1）混料：将赤泥经过烘干、除铁后用雷蒙制粉机制粉并过60目筛，筛下物与石英砂、轻浇镁、碳酸钡、氟硅酸钠通过自动进料称量装置，按赤泥90%、石英砂5%、轻浇镁3.5%、碳酸钡0.5%、氟硅酸钠1%的质量百分比称量好后，由传送皮带送至自动混料机混合，并加入占混合物总重量5%的水，混合8分钟。
（2）熔化：将充分混匀后的原料通过自动加料机送入全电熔窑中进行熔化，熔化温度为1450℃。
（3）均化、澄清：将熔化好的玻璃液通过上升道进入到储料池中进行澄清、均化，储料池温度为1350℃。
（4）浇铸：将外部为不锈钢、内部为硼板的模具放置在窑车上，再将澄清、均化好的玻璃液通过供料道浇铸到模具中，供料道温度为1200℃。
（5）晶化、退火：将装有浇铸好的模具的窑车通过轨道送入到已预热至600℃的梭式窑中，在850℃保温2小时，然后升温至1250℃保温3小时使玻璃液晶化，再降温至750℃保温2小时进行退火处理，最后冷却至室温。
（6）脱模：将冷却至室温的模具送出梭式窑后再在室温下放置2天，然后利用拆模工具进行脱模。
（7）切割：将微晶玻璃立方体通过花岗石多片切割机按照实际需求切割成厚度为10～100mm的微晶玻璃板材。
（8）打磨抛光：采用全自动磨机对切割后的微晶玻璃板材进行打磨抛光。
（9）检验入库：将微晶玻璃板材经验收合格后入库或外卖。
本申请人通过以上实施例2的方法生产了多批微晶玻璃板材，其中两批样品见图1-2，对图2的板材进行性能检测结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
以上结果显示，所有性能指标均符合JC/T872-2019建筑装饰微晶玻璃行业标准等国家相关标准。

Claims (6)

1.一种利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，其特征在于，所述通体微晶装饰材料是由以下质量百分比原料经过混料→熔化→均化、澄清→浇铸→晶化、退火→脱模→切割→打磨抛光→检验入库的工艺流程制成的：赤泥85～90%、石英砂5～10%、轻浇镁2～5%、碳酸钡0.5～1%、氟硅酸钠1～3%。
2.根据权利要求1所述的利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，其特征在于，所述混料是将赤泥经过烘干、除铁后粉碎并过40～60目筛，筛下物与石英砂、轻浇镁、碳酸钡、氟硅酸钠按质量百分比混合后加入占混合物总重量2～5%的水，充分混匀。
3.根据权利要求1所述的利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，其特征在于，所述熔化是采用全电熔窑进行熔化，熔化温度为1450～1520℃。
4.根据权利要求1所述的利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，其特征在于，所述均化、澄清的温度为1350～1450℃。
5.根据权利要求1所述的利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，其特征在于，所述浇铸是先将外部为不锈钢、内部为硼板的模具放置在窑车上，再将玻璃液浇铸到模具中。
6.根据权利要求1所述的利用赤泥制造通体微晶装饰材料的方法，其特征在于，所述晶化、退火是将装有浇铸好的模具的窑车通过轨道送入到已预热至600～800℃的梭式窑中，在850～900℃保温1～2小时，然后升温至1150～1250℃保温3～5小时使玻璃液晶化，再降温至680～750℃保温2～3小时进行退火处理，最后冷却至室温。
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