CN1915878B - 利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法，属于工程陶瓷材料制造领域，包括加入脱色剂在高温熔化炉中熔化，然后快速倒入蒸馏水中，得到基础玻璃粉体。然后进一步粉碎，在基础玻璃粉中掺入着色剂再加入粘合剂模压成型，加热烧结得到成品，特点是采用熔融时脱色和成型时二次着色的方法，在常压下直接烧结成彩色玻璃陶瓷材料。利用本发明生产的玻璃陶瓷装饰材料，颜色可根据需要在二次着色时采用不同的着色剂，而不需改变基础玻璃的组份，与现有的玻璃陶瓷装饰材料相比，有熔融温度低，节约能源等优点。
Description
技术领域
本发明属于工程陶瓷材料制造领域，特别涉及利用混凝土淤渣通过熔融时加入脱色剂和成型时添加着色剂制造彩色玻璃陶瓷的方法。
背景技术
玻璃陶瓷是20世纪50年代发展起来的多晶陶瓷新型材料。而玻璃陶瓷装饰材料具有色彩丰富而均匀，无色差，光泽柔和晶莹，优良的机械性能和化学稳定性、耐久性和高的表面光洁度等方面的特点，使玻璃陶瓷成为继装饰玻璃、天然石材、金属板材之后而流行的高档装饰材料。
但是传统的高档玻璃陶瓷装饰材料大多以化学化工材料为主要原料，成本较高。因此很多学者尝试利用固体废弃物，如各种工业矿渣、玄武岩、黄钾铁矾、冶金锌废渣和花岗岩粉灰、粉煤灰、黄河淤泥及沙漠沙石等为原料替代部分化学化工材料制备玻璃陶瓷。
随着我国经济的高速发展与城镇化速度的加快，与混凝土结构相关的基础设施建设及城市住房等建设的速度也随之加快，由此产生大量的废弃混凝土淤渣。据仅以北京市统计，建筑施工中“剩余混凝土”为总混凝土量的0.8％，以年用混凝土量200万m3计，每年将产生1.6万m3垃圾。另外，建筑物解体产生的固体垃圾占用大片土地，并污染水质和土壤等。因此开展有关混凝土淤渣处理的问题研究，改变传统的简单掩埋的处理方式，在减轻污染，变废为宝，节约有限的资源等方面都具有非常重要的意义。利用混凝土淤渣制备玻璃陶瓷陶瓷装饰材料为有效利用混凝土固体废弃物提供了一个切实可行的途径。混凝土淤渣中主要含有氧化钙(CaO)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)及少量氧化镁(MgO)、等氧化物。这些氧化物大部分都是玻璃陶瓷的组成部分，这为利用混凝土淤渣合成玻璃陶瓷材料提供了可能。
在现有技术中，公知的技术是本申请人在国家知识产权局申请的200510045148.8号专利，该专利公开了利用混凝土淤渣制备微晶玻璃陶瓷的方法，该发明已成功利用混凝土淤渣为主要原料制备了玻璃陶瓷材料，其配方组成及制备工艺已有过详细地介绍。但是混凝土淤渣中由于含有氧化铁(Fe2O3或FeO)等少量杂质组分，使得玻璃陶瓷材料具有灰褐色，材料的颜色不纯，而且不容易改变，这是现有技术存在的不足之处。
发明内容
本发明的目的是针对混凝土淤渣玻璃陶瓷材料色泽上的不足，从工艺上和原料上进行改进，其创新之处在于采用熔融时脱色和成型时二次着色的方法，在常压下直接烧结成彩色玻璃陶瓷材料，从而降低生产成本，提高材料的档次。
本发明主要工艺流程为：添加脱色剂和熔融水淬；掺入着色剂和粘合剂模压成型；烧结等，具体是通过以下技术手段实现的：
利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法，包括，混凝土淤渣的球磨粉碎和组分确定及调整，首先对混凝土淤渣粉碎球磨制成100目以下的混凝土粉体，由于不同出处的混凝土淤渣成分不一致，通过添加化学化工原料达到相同的成份；
按重量份计将每100份混凝土淤渣及添加剂和脱色剂0.05～5份，优选0.5～2份，用搅拌机充分混合均匀，在1340℃～1400℃温度下保温2h，然后倒入蒸馏水中，然后在球磨机中粉碎得到200目以下的基础玻璃粉，其中脱色剂包括MnO2和/或FeS和/或ZnO；
按重量份计在基础玻璃粉中掺入0.01～1.0份着色剂；着色剂包括MnO2和/或Cr2O3和/或V2O5和/或钼桔黄和/或钛白粉和/或铁棕；
在基础玻璃粉与着色剂混合粉中加入粘合剂模压成型，在玻璃粉与着色剂粉的混合粉中，按重量份计加入0.5～2.0份的PVC粘合剂，混合均匀后在50～200MPa下模压成型；
将模压成型后的材料加热烧结得到成品，加热烧结是在300℃～500℃加热炉中保温1～10小时烘干、去除粘合剂，再升温至800℃～1100℃，保温1～10h，随炉冷却至室温出炉，烧结制成彩色混凝土淤渣玻璃陶瓷制品。
从混凝土淤渣到玻璃陶瓷过程的其它工艺和具体参数与现有技术相同。
通过在混凝土淤渣玻璃陶瓷的基础玻璃组分中添加适合的脱色剂，通过熔融法制备基础玻璃，然后通过控制性的析晶得到色浅的玻璃陶瓷材料，再通过二次添加着色剂使上述材料着色，可获得颜色均匀、可调可控的中高档玻璃陶瓷装饰材料。采用熔化时加入脱色剂，成型时采用着色剂的方法，即解决了混凝土淤渣中杂质元素带来的色泽问题，同时为生产不同有色的材料带来了方便，节约能源，生产工艺简单，大大降低了玻璃陶瓷装饰材料的生产成本。利用本发明生产的玻璃陶瓷装饰材料，颜色可根据需要在二次着色时采用不同的着色剂，而不需改变基础玻璃的组分，与现有的玻璃陶瓷装饰材料相比，有熔融温度低，节约能源等优点。
具体实施方式
实施例1：首先对混凝土淤渣球磨，过100目筛，然后取样测定混凝土淤渣的成分并补齐不足成分。在上述100份混凝土粉中添加按质量百分比掺入0.5份MnO2，用搅拌机中充分混合均匀。放置到1400℃高温炉中保温3h，然后倒入蒸馏水中，制得基础玻璃，球磨过200筛。在基础玻璃中加入质量分数0.05份铁棕混合均匀，再加占玻璃粉和着色剂混合粉质量比为1.2份PVC粘合剂。在模具中将上述混合物加压成型，压力为140MPa。将成型素坯放入温度为300℃普通电炉中，保温5h烘干、去除粘合剂；再将温度升至1000℃，保温8小时，随炉冷却至室温出炉，烧结制成栗色混凝土淤渣玻璃陶瓷装饰材料。
实施例2：首先对混凝土淤渣球磨，过100目筛，然后取样测定混凝土淤渣的成分并补齐不足成分。在上述混凝土粉中添加按质量百分比掺入1份的MnO2和0.2份的FeS，用搅拌机中充分混合均匀。放置到1380℃高温炉中保温2h，然后倒入蒸馏水中，制得基础玻璃，球磨过200筛。在基础玻璃中加入质量分数0.1～0.5份的Cr2O3，混合均匀，再加占玻璃粉和着色剂混合粉质量比为0.5份PVC粘合剂。在模具中将上述混合物加压成型，压力为150MPa。将成型素坯放入温度为350℃普通电炉中，保温10h烘干、去除粘合剂；再将温度升至1000℃保温3h，随炉冷却至室温出炉，随着Cr2O3份数的增加烧结制成的玻璃陶瓷装饰材料由橄榄土褐色～深绿色。
实施例3：首先对混凝土淤渣球磨，过100目筛，然后取样测定混凝土淤渣的成分并补齐不足成分。在上述混凝土粉中添加按质量百分比掺入1.4份MnO2和0.01份FeS，用搅拌机中充分混合均匀。放置到1380℃高温炉中保温1h，然后倒入蒸馏水中，制得基础玻璃，球磨过200筛。在基础玻璃中加入质量分数0.4份钛白粉，混合均匀，再加占玻璃粉和着色剂混合粉质量比为1.4份PVC粘合剂。在模具中将上述混合物加压成型，压力为120MPa。将成型素坯放入温度为450℃普通电炉中，保温7h烘干、去除粘合剂；再将温度升至1100℃，保温5h，随炉冷却至室温出炉，烧结制成纯白混凝土淤渣玻璃陶瓷装饰材料。
实施例4：首先对混凝土淤渣球磨，过100目筛，然后取样测定混凝土淤渣的成分并补齐不足成分。在上述混凝土粉中添加按质量百分比掺入0.5份MnO2、0.1份FeS和2.0份ZnO，用搅拌机中充分混合均匀。放置到1360℃高温炉中保温3h，然后倒入蒸馏水中，制得基础玻璃，球磨过200筛。在基础玻璃中加入质量分数0.1～0.6份V2O5，混合均匀，再加占玻璃粉和着色剂混合粉质量比为0.8份PVC粘合剂。在模具中将上述混合物加压成型，压力为200MPa。将成型素坯放入温度为400℃普通电炉中，保温3h烘干、去除粘合剂；再将温度升至950℃，保温5h，随炉冷却至室温出炉，随着V2O5份数的增加烧结制成的玻璃陶瓷装饰材料由象牙色～浅黄色。
实施例5：首先对混凝土淤渣球磨，过100目筛，然后取样测定混凝土淤渣的成分并补齐不足成分。在上述混凝土粉中添加按质量百分比掺入0.3份MnO2、0.1份FeS和1.5份ZnO，用搅拌机中充分混合均匀。放置到1360℃高温炉中保温1h，然后倒入蒸馏水中，制得基础玻璃，球磨过200筛。在基础玻璃中加入质量分数0.1～0.5的铁红，混合均匀，再加占玻璃粉和着色剂混合粉质量比为1.6份的PVC粘合剂。在模具中将上述混合物加压成型，压力为200MPa。将成型素坯放入温度为400℃普通电炉中，保温4h烘干、去除粘合剂；再将温度升至900℃保温1h，随炉冷却至室温出炉，随着铁红份数的增加烧结制成的玻璃陶瓷装饰材料由印度红～棕色。
实施例6：首先对混凝土淤渣球磨，过100目筛，然后取样测定混凝土淤渣的成分并补齐不足成分。在上述混凝土粉中添加按质量百分比掺入1.6份MnO2，用搅拌机中充分混合均匀。放置到1400℃高温炉中保温3h，然后倒入蒸馏水中，制得基础玻璃，球磨过200筛。在基础玻璃中加入质量分数0.5份钼桔黄混合均匀，再加占玻璃粉和着色剂混合粉质量比为2份PVC粘合剂。在模具中将上述混合物加压成型，压力为100MPa。将成型素坯放入温度为450℃普通电炉中，保温3h烘干、去除粘合剂；再将温度升至900℃保温8小时，随炉冷却至室温出炉，烧结制成浅黄色混凝土淤渣玻璃陶瓷装饰材料。
Claims (1)
1.利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法，包括如下步骤：
A按重量份计将每100份混凝土淤渣及添加剂和0.05～5份脱色剂混合均匀，在高温熔化炉中熔化，然后快速倒入蒸馏水中，得到基础玻璃粉体，然后进一步粉碎；所述脱色剂包括MnO2和/或FeS和/或ZnO；
B按重量份计在基础玻璃粉中掺入0.01～1.0份着色剂；
C在基础玻璃粉与着色剂混合粉中加入粘合剂后模压成型；
D将模压成型后的材料加热烧结得到成品；
所述步骤A中的脱色剂用搅拌机充分混合均匀；
所述步骤A中的基础玻璃粉体送入球磨机中粉碎至200目以下的玻璃粉；
所述步骤B中着色剂包括MnO2和/或Cr2O3和/或V2O5和/或钼桔黄和/或钛白粉和/或铁棕；
所述步骤C是在玻璃粉与着色剂粉的混合粉中，按重量份计加入0.5～2.0份的PVC粘合剂，混合均匀后在50～200MPa以下模压成型；
所述模压成型后的材料加热烧结去除粘合剂，再升温至800℃～1100℃，保温1～10h，随炉冷却至室温出炉，烧结制成混凝土淤渣玻璃陶瓷制品。
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