CN101575171B - 一种由硼泥粉煤灰制备的玻璃陶瓷 - Google Patents
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Abstract
硼泥粉煤灰制备玻璃陶瓷的方法，涉及无机非金属材料中微晶玻璃的制备领域，该方法以硼泥和粉煤灰为原料，制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F系统玻璃陶瓷，配方中MgO质量百分含量为5-20％，F质量百分含量为4-7％，该玻璃陶瓷经过热处理得到堇青石、氟金云母主晶相；熔化温度低于1350℃，采用氟化物作为助熔剂，ZrO2，TiO2作为晶核剂，可获得外观上达到天然大理石效果的微晶玻璃，由于工艺简单、易于控制、成本低且可以制成大规格的制品，有效合理地利用废弃的自然资源、减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料中微晶玻璃的制备领域，特别涉及一种以硼泥粉煤灰制备玻璃陶瓷的方法。
背景技术
中国硼矿资源比较丰富。全国14个省(区)有硼矿产出。探明储量的矿区有63处，总保有储量4670万吨，居世界第5位。硼镁矿矿石与加工品产量巨大。为提高其产品的附加值，同时解决其副产品，如硼泥等造成的环境污染、占用耕地等问题，研制开发硼镁相关的深加工产品和科学利用其副产品的经济及社会意义都十分重大。我国学者在相应领域已经开展了大量的工作，如目前已有十几种以上硼泥为原料的高新技术项目进入开发或产业化生产阶段，包括用作污水处理中的中和剂、提取氧化镁、阻然用氢氧化镁、炼钢添加剂、塑料填充剂和建筑粘结剂等。然而，这方面的工作只是刚刚起步，因此仍然是一项需要迫切解决问题。粉煤灰是火力发电厂排出的工业废渣，全国每年排出的粉煤灰高达1.6亿吨；但粉煤灰的利用率低，且利用量的发展极不平衡，除上海等少数地区粉煤灰的利用率可达60％外，其余大多数地区的粉煤灰的利用率仅20％～30％，堆放这些粉煤灰不仅占用大量耕地，而且粉煤灰随风飘入空气中，随雨水进人河流，污染环境，危害人体健康。微晶玻璃被誉为21世纪最新建筑装饰材料，是高档天然石材的最佳更新换代产品。硼泥和粉煤灰的成分与CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃主要成分(SiO2、CaO、MgO、Al2O3等)相适应。因此，把硼泥、粉煤灰作为制备玻璃陶瓷的主要原料，是实现利用废料制作的性能优良、附加值高产品的有利途径，对改善生态环境、推动化工行业的清洁化生产具有现实意义。表1列出硼泥和粉煤灰的主要成分。
表1硼泥和粉煤灰的主要成分(质量％)
发明内容
本发明的目的在于提供一种以硼泥和粉煤灰制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F透明玻璃陶瓷的方法。该方法熔化温度低于1350℃，采用氟化物作为助熔剂，ZrO2，TiO2作为晶核剂，可有效合理地利用废弃的自然资源、减少环境污染。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
硼泥粉煤灰制备玻璃陶瓷的方法，该方法以硼泥和粉煤灰为原料，制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F系统玻璃陶瓷，配方中MgO质量百分含量为5-20％，F质量百分含量为4-7％，该玻璃陶瓷经过热处理得到堇青石、氟金云母主晶相；其制备过程为：将硼泥，粉煤灰，石灰石，硅石，萤石，冰晶石加工成粒度为250目全通过，按化学成分计算出上述原料的用量，称量后一起在球磨机中混合均匀，装入高铝坩埚中，送入硅碳棒电炉中加热至1290℃，保温1小时，取出浇入盛水的容器中水淬，烘干后分级以获得不同粒径分布的基础料；将上述基础料外加0.3％的晶核剂(ZrO2/TiO2＝2/1)采用同样工艺制备析晶料；将基础料和析晶料按设计的粒度级配和比例进行混合，装入莫来石窑具，窑具和料用石棉纸隔开，再送入马弗炉中，升温至730℃保温2小时后，以20℃/分的升温速率升至690℃保温30分钟，关掉电源后自然冷却到室温，样品打磨、抛光后获得成品。
所述的硼泥粉煤灰制备玻璃陶瓷的方法，其配方中MgO由硼泥引入，F由AlF3、Na2SiF6或Na3AlF6中一种以上的形式引入。
所述的制备方法，其基础玻璃的熔化温度为1250-1350℃，晶化温度为450-750℃。
本发明的优点与效果是：
本发明利用硼泥和粉煤灰作为主要原料，添加其他矿物原料、化工原料作为辅料制备玻璃陶瓷，有效合理地利用废弃自然资源、减少环境污染。控制晶核剂和热处理制度以获得主晶相，其制品在外观上达到天然大理石效果，由于工艺简单、成本低，因此具有广阔的市场前景。
附图说明
本发明的附图为玻璃陶瓷制备工艺流程。
具体实施方式
1、原料：硼泥，粉煤灰，石灰石，硅石，萤石、冰晶石、AlF3、Na2SiF6中的一种或两种，晶核剂：ZrO2，TiO2。
2、技术配方：SiO2 53-60％，Al2O3 5-15％，MgO 12-18％，CaO 5-10％，F4-7％。
3、工艺路线：①基础料：将上述矿物原料加工成要求的粒度，与化工原料一起按配方精确称量后混合均匀，装入高铝坩锅，放进硅碳棒电炉中加热至设定温度，保温1小时，浇入盛水的容器中水淬，烘干后进行粒度分级；②结晶料：将上述基础料按配方精确称量后外加入0.3％的晶核剂(ZrO2/TiO2＝2/1)混合均匀，装入高铝坩锅，放进硅碳棒电炉中加热至设定温度，保温1小时，浇入盛水的容器中水淬，烘干后进行粒度分级；成型后放入马弗炉中，在设定温下保温2小时退火。将退火后的样品装入程序控制电炉中，在设定的制度下进行热处理，冷却到室温后进行冷加工得到所要的制品。
下面参照附图对本发明进行详细说明：
将硼泥，粉煤灰，石灰石，硅石，萤石，冰晶石加工成粒度为250目全通过。按表2的化学成分计算出上述原料的用量，称量后一起在球磨机中混合均匀，装入高铝坩埚中，送入硅碳棒电炉中加热至1290℃，保温1小时，取出浇入盛水的容器中水淬，烘干后分级以获得不同粒径分布的基础料；将上述基础料外加0.3％的晶核剂(ZrO2/TiO2＝2/1)采用同样工艺制备析晶料。将基础料和析晶料按设计的粒度级配和比例进行混合，装入莫来石窑具(窑具和料用石棉纸隔开)，再送入马弗炉中，升温至730℃保温2小时后，以20℃/分的升温速率升至690℃保温30分钟，关掉电源后自然冷却到室温。该样品打磨、抛光后获得成品。
实施例1
基础料∶析晶料＝9∶1，基础料与析晶料的粒度为20-80目占80％，小于80目占10％，大于20目占10％。
实施例2
基础料∶析晶料＝8∶2，基础料与析晶料的粒度为20-80目占80％，小于80目占10％，大于20目占10％。
实施例3
基础料∶析晶料＝7∶3，基础料与析晶料的粒度为20-80目占80％，小于80目占10％，大于20目占10％。
实施例4
基础料∶析晶料＝6∶4，基础料与析晶料的粒度为20-80目占80％，小于80目占10％，大于20目占10％。
表2配方和玻璃中各成分含量
Claims (1)
1.一种由硼泥粉煤灰制备的玻璃陶瓷，其特征在于：该玻璃陶瓷为以硼泥和粉煤灰为原料制得的CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F系统玻璃陶瓷，配方中各成分重量比为：SiO2：60；Al2O3：10；CaO：10；MgO：15.5；F：4.5；ZrO2：0.1；TiO2：0.2；CuO：0.3；配方中MgO由硼泥引入，F由AlF3、Na2SiF6或Na3AlF6中一种以上的形式引入，ZrO2和TiO2为晶核剂。
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