CN112939470A - 一种铅锌矿尾渣微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铅锌矿尾渣微晶玻璃及其制备方法，属于微晶玻璃技术领域。所述的铅锌矿尾渣微晶玻璃由以下原料制成：矿渣30‑70％、石英砂0‑20％、长石0‑12％、方解石9‑15％、白云石4‑8％、纯碱4‑12％、碳酸钾3‑8％、锌粉0.3‑2％、硫酸钡0.5‑2％、氟硅酸钠2‑6％、锑粉0.3‑1.8％、氧化锆0.2‑1.8％。本发明的铅锌矿尾渣微晶玻璃，矿渣利用率可以达到70％，实现废物利用，变废为宝，具有可开发的使用价值，制得的铅锌矿尾渣微晶玻璃颜色柔和，理化性能优于天然石材，适合压延，可广泛用于宾馆、商场、写字楼、地铁站、飞机场、别墅等建筑的墙面、地面、柱面等的装饰。
Description
技术领域
本发明属于微晶玻璃技术领域，具体涉及一种铅锌矿尾渣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。
专利申请文件：一种利用矿渣制备的微晶玻璃，专利号201510298052.6，公开了一种利用矿渣制备的微晶玻璃，其采用矿渣作为基本原料，其特征在于：所述的基本原料主要成分和重量配比为：石英砂岩70～75、长石17～20、方解石5～8、铬铁矿1～2、二氧化钛0.5～0.8、纯碱5～7、氧化锌1～4、氧化钠2～5、硫酸钡2～3、氟化钙5～10、碳酸钾1～3。该专利中矿渣含量较低，且生产的微晶玻璃的各项性能有待证实。
工业尾矿渣大量的占用土地，污染环境，如何将这些尾矿渣变废为宝，还青山绿水，一直是我们追求的目标。在申请人所在公司附近就有一个长年堆积的尾矿渣，差不多有7000万吨，尾矿渣含有微晶玻璃所需的成分，申请人一直攻关，如何把尾矿渣作为原料最大限度地用入微晶玻璃，生产出好质量的微晶玻璃，经过两年多的攻关，反复试验，终于掌握一种铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法。
发明内容
本发明通过提供一种铅锌矿尾渣微晶玻璃及其制备方法，以解决如何尽可能多的将工业尾矿渣用于制造微晶玻璃的技术问题。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按质量百分比称量原料，矿渣30-70％、石英砂0-20％、长石0-12％、方解石9-15％、白云石4-8％、纯碱4-12％、碳酸钾3-8％、锌粉0.3-2％、硫酸钡0.5-2％、氟硅酸钠2-6％、锑粉0.3-1.8％、氧化锆0.2-1.8％，将原料混合均匀，得到配合料；
(2)基础玻璃的制备：将步骤(1)得到的配合料于1400-1450℃温度下进行熔制，将熔制好的玻璃液的温度降至1000-1100℃，经过压延机成型后，得到基础玻璃；
(3)将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过620-720℃核化2-3小时，780-880℃晶化3-5小时，退火处理后，在经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
优选地，所述微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下化学成分：SiO255-70％、Al2O32-6％、CaO 15-22％、MgO 0.2-4％、Na2O6-10％、K2O0.5-6％、ZnO 0.05-2％、BaO 0.3-1％、F 3.5-6％、SO3 0.1-2％、Sb2O3 0.4-2％、ZrO2 0.2-2％。
优选地，所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下化学成分：SiO266.37％、Al2O32.67％、CaO15.82％、MgO 0.27％、Na2O 9.16％、K2O 0.8％、ZnO 0.06％、BaO 0.42％、F 4.28％、SO3 0.19％、Sb2O3 0.5％、ZrO20.26％。
优选地，所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下原料：矿渣65％、石英砂3％、长石5％，方解石9.5％、白云石4.2％、纯碱4％、碳酸钾3.8％、锌粉0.4％、硫酸钡0.6％、氟硅酸钠2.3％、锑粉1.2％、氧化锆1.1％。
本发明的作用原理为：
SiO2和Al2O3作为微晶玻璃的强度的支架，矿渣中刚好含有，在配合料中，Al2O3含量不能太高，否则形成的[AlO4]会引起补网作用，抑制玻璃的分相与析晶，但Al2O3含量太少，导致原料中SiO2和Al2O3含量减少，会降低玻璃的稳定性。但SiO2含量过高，则粘度又太大，对结晶又有不利影响，矿渣中这个含量基本适合。
CaO对熔体结晶能力影响相当大，矿渣中含量不足，可以另外添加。
MgO可以使玻璃中产生一定量的透辉石，MgO含量过多，会增大透辉石在主晶相中的相对含量，降低微晶玻璃的最终物化性能。
Na2O和K2O可调节玻璃料性并拓宽玻璃的分相范围，引人适量的R2O可保持玻璃主晶相不变而改善玻璃工艺及晶化特性，矿渣中也刚好有。
ZnO在微晶玻璃熔化中促进了玻璃的液相形成，少量加入利于氧锌四面体进入玻璃体的结构网络，起到稳定玻璃结构，增加成品白度，矿渣中也刚好有。
F和ZrO2作为微晶玻璃晶核剂，并且可以增加微晶玻璃玉质感，矿渣中也刚好有。
本发明的有益效果是：
1、本发明的微晶玻璃可以大量的用矿渣作为生产原料，最大可达到利用70％的矿渣作为微晶玻璃的原料，实现废物利用，还青山绿水。
2、本发明铅锌矿尾渣微晶玻璃颜色柔和，理化性能优于天然石材，适合压延。
3.本发明的大板微晶玻璃，用于绿色环保装饰材料，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、不吸水防污染、耐酸碱抗老化、绿色环保、无放射线毒害的特点，是当今世界高档，豪华装饰材料的代表，可广泛用于宾馆、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。
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。
实施例1
一种铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按质量百分比称量原料，矿渣60.8％、长石7.6％、方解石9.5％、白云石5.7％、纯碱6.1％、碳酸钾5.3％、锌粉0.4％、硫酸钡0.8％、氟硅酸钠2.3％、锑粉1.1％、氧化锆0.4％，将原料混合均匀，得到配合料；
(2)基础玻璃的制备：将步骤(1)得到的配合料于1450℃温度下进行熔制，将熔制好的玻璃液的温度降至1100℃，经过压延机成型后，得到基础玻璃；
(3)将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过720℃核化2小时，850℃晶化4小时，退火处理后，在经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下原料：SiO257.64％、Al2O34.86％、CaO 16.52％、MgO 1.79％、Na2O6.2％、K2O2.6％、ZnO 1，BaO0.7％、F4.1％，SO30.1％，Sb2O31.3％，ZrO20.5％。
实施例2
一种铅锌矿尾渣微晶玻璃，所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下原料：SiO266.37％、Al2O32.67％、CaO15.82％、MgO 0.27％、Na2O9.16％、K2O0.8％、ZnO0.06％，BaO0.42％、F4.28％，SO30.19％，Sb2O30.5％，ZrO20.26％。
以上所述的铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按质量百分比称量原料,石英砂11.9％、矿渣46.1％、长石7.7％，方解石11.5％、白云石5.8％、纯碱5.8％、碳酸钾5.4％、锌粉0.5％、硫酸钡0.8％、氟硅酸钠2.7％、锑粉1.1％、氧化锆0.7％。混合均匀，得到配合料；
(2)基础玻璃的制备：将步骤(1)得到的配合料于1420℃温度下进行熔制，将熔制好的玻璃液的温度降至1000℃，经过压延机成型后，得到基础玻璃；
(3)将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过700℃核化2.5小时，820℃晶化5小时，退火处理后，在经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
实施例3
一种铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按质量百分比称量原料，矿渣32.5％、石英砂18.2％、长石2.6％、方解石13％、白云石7％、纯碱10％、碳酸钾6.8％、锌粉1.2％、硫酸钡1.3％、氟硅酸钠5.3％、锑粉0.3％、氧化锆1.8％，将原料混合均匀，得到配合料；
(2)基础玻璃的制备：将步骤(1)得到的配合料于1400℃温度下进行熔制，将熔制好的玻璃液的温度降至1000℃，经过压延机成型后，得到基础玻璃；
(3)将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过620℃核化3小时，780℃晶化5小时，退火处理后，在经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下原料：SiO260％、Al2O32.5％、CaO 17.5％、MgO 1％、Na2O7％、K2O5％、ZnO 1％、F4％、ZrO22％。
实施例4
一种铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按质量百分比称量原料，矿渣65％、石英砂3％、长石5％，方解石9.5％、白云石4.2％、纯碱4％、碳酸钾3.8％、锌粉0.4％、硫酸钡0.6％、氟硅酸钠2.3％、锑粉1.2％、氧化锆1.1％，将原料混合均匀，得到配合料；
(2)基础玻璃的制备：将步骤(1)得到的配合料于1400℃温度下进行熔制，将熔制好的玻璃液的温度降至1100℃，经过压延机成型后，得到基础玻璃；
(3)将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过700℃核化2小时，800℃晶化4小时，退火处理后，在经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下原料：SiO265.28％、Al2O32.02％、CaO 15.35％、MgO 1.23％、Na2O6％、K2O5.0％、ZnO 1.2％、F1.8％、ZrO22.12％。
对上述实施例1的微晶玻璃进行放射性检测，指标如下：
对上述实施例1的微晶玻璃进行物理化学性能检测，指标如下：
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 (4)
1.一种铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备原料：按质量百分比称量原料，矿渣30-70％、石英砂0-20％、长石0-12％、方解石9-15％、白云石4-8％、纯碱4-12％、碳酸钾3-8％、锌粉0.3-2％、硫酸钡0.5-2％、氟硅酸钠2-6％、锑粉0.3-1.8％、氧化锆0.2-1.8％，将原料混合均匀，得到配合料；
(2)基础玻璃的制备：将步骤(1)得到的配合料于1400-1450℃温度下进行熔制，将熔制好的玻璃液的温度降至1000-1100℃，经过压延机成型后，得到基础玻璃；
(3)将得到的基础玻璃送入晶化窑炉，经过620-720℃核化2-3小时，780-880℃晶化3-5小时，退火处理后，在经过切割，抛光处理，得到成品微晶玻璃。
2.根据权利要求1所述的铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下化学成分：SiO2 55-70％、Al2O3 2-6％、CaO 15-22％、MgO0.2-4％、Na2O 6-10％、K2O 0.5-6％、ZnO 0.05-2％、BaO 0.3-1％、F 3.5-6％、SO3 0.1-2％、Sb2O3 0.4-2％、ZrO2 0.2-2％。
3.根据权利要求2所述的铅锌矿尾渣微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下化学成分：SiO2 66.37％、Al2O3 2.67％、CaO15.82％、MgO 0.27％、Na2O 9.16％、K2O 0.8％、ZnO 0.06％、BaO 0.42％、F 4.28％、SO30.19％、Sb2O3 0.5％、ZrO2 0.26％。
4.根据权利要求1所述的铅锌矿尾渣微晶玻璃，其特征在于，所述铅锌矿尾渣微晶玻璃按质量百分比计算，包含以下原料：矿渣65％、石英砂3％、长石5％，方解石9.5％、白云石4.2％、纯碱4％、碳酸钾3.8％、锌粉0.4％、硫酸钡0.6％、氟硅酸钠2.3％、锑粉1.2％、氧化锆1.1％。
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