專利名稱：利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種建筑建材行業(yè)產(chǎn)品，特別是涉及利用黃河泥沙制備微晶板材的配 方和生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
黃河孕育了中華文明，被喻為中華民族的母親河，黃河是世界上含沙量最大的河 流，素有“斗水七沙”之稱，但是一直以來(lái)，黃河泥沙泛濫，成為了最主要的災(zāi)害之一，由于水 少沙多，徑流年內(nèi)多集中于汛期，泥沙大量淤積，河道年均升高10厘米左右，河床高于背河 地面4-6米，設(shè)計(jì)洪水位高出背河地面8-10米，“地上懸河”形勢(shì)嚴(yán)峻。在山東河南等下游 地區(qū)多沙河流中下游地區(qū)泥沙的淤積降低了江河的泄洪能力，需不斷加高加固防洪提，大 大增加了防洪工程的費(fèi)用。如果將進(jìn)入黃河下游的泥沙堆積成1米見(jiàn)方的大提，可繞赤道 27圈，即使只使用淤積在河床的泥沙，也可繞赤道近7圈。由此可見(jiàn)，黃河泥沙危害嚴(yán)重，但 資源也非常豐富，資源量巨大，可以說(shuō)是取之不盡。因此黃河泥沙的綜合開(kāi)發(fā)利用在治理黃 河中有可觀的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等效益。黃河泥沙危害嚴(yán)重，但同時(shí)也是一種可以廣泛利用的資源，兼具災(zāi)害性和資源性 的雙重屬性。隨著我國(guó)建筑市場(chǎng)的擴(kuò)大、生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和土地資源、礦產(chǎn)資源的減少，黃 河泥沙作為一種特殊的自然資源，其利用逐步得到了發(fā)展。黃河泥沙可就近利用，變害為 寶，服務(wù)于以建筑市場(chǎng)為主的社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門，既節(jié)約了其它相關(guān)資源，又處理了黃河泥 沙、改善了居住環(huán)境，有利于建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，并在一定程度上緩解黃河水少沙多的局 面，具有較大的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)現(xiàn)并利用黃河泥沙資源的使用價(jià)值，是黃河泥沙除害興利的一條重要途徑，從 有利的方面講大大推動(dòng)了泥沙資源化的進(jìn)程，真正把黃河泥沙的管理納入法制化軌道，保 障泥沙資源合理開(kāi)采、利用。大力開(kāi)展跨學(xué)科的黃河泥沙應(yīng)用技術(shù)研究，讓黃河泥沙這一礦 產(chǎn)資源能夠在建筑、材料等領(lǐng)域得到充分的開(kāi)發(fā)利用，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境服務(wù)，既節(jié)約 了相關(guān)資源，又處理了黃河泥沙，具有較大的效益，應(yīng)采取措施促進(jìn)黃河泥沙的利用，實(shí)現(xiàn) 泥沙的災(zāi)害性向資源性的轉(zhuǎn)化。經(jīng)過(guò)大量的研究，根據(jù)對(duì)黃河淤沙的物理力學(xué)檢測(cè)分析，把黃河淤沙這種處理經(jīng) 濟(jì)、簡(jiǎn)便的取之不盡的天然自然資源作為建筑材料是完全可能的，也是可行的。微晶板材，又稱玻璃陶瓷，具有優(yōu)良的理化性能，其莫氏硬度為5. 5 8，抗壓強(qiáng)度為 36(T680MPa，抗折強(qiáng)度為30 70MPa，抗沖擊強(qiáng)度為2. 0 4. 8Kg/cm2，光澤度為8(TllO°C，膨 脹系數(shù)為(I(TlOO) X 10_7°C，吸水率<0.05%，具有良好的耐酸堿性能，因此被廣泛用作 建筑裝飾材料、臺(tái)面板材、管材、鑄件、密封件等，經(jīng)拋光后的板材產(chǎn)品表面具有美倫美幻、 感觀高雅的紋理和晶瑩柔和的光澤，更受到建筑設(shè)計(jì)界和業(yè)主的青睞。正是因?yàn)榫哂羞@些 色澤美觀、外表華麗、耐磨損、不退色、耐腐蝕、安全、環(huán)保、衛(wèi)生、自潔等特殊性能，使微晶板 材成為二十一世紀(jì)天然石材和陶瓷面磚的最佳替代產(chǎn)品，成為國(guó)際流行的環(huán)保建筑裝飾新 材料，被廣泛應(yīng)用于中高檔級(jí)賓館、飯店、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓、車站、機(jī)場(chǎng)、住宅等建筑物中，用于內(nèi)、外墻、地面、臺(tái)面的裝飾裝潢以及市場(chǎng)上其它眾多的中高檔建筑如賓館、商場(chǎng)、郵局、電 信局、醫(yī)院、銀行、電力、城市建設(shè)等公共場(chǎng)所。在歐、美、俄、日國(guó)家，微晶板材的研究起步較早，微晶板材七十年代開(kāi)始流行，目 前只有少數(shù)工業(yè)比較先進(jìn)的國(guó)家如美國(guó)、前蘇聯(lián)和日本能組織工業(yè)化生產(chǎn)，他們是用純化 學(xué)原料SiO2, Al2O3，CaO, MgO等配制而成，其生產(chǎn)方法主要有兩種，一種是壓延法，先將微 晶板材原料機(jī)壓成型，然后再進(jìn)行晶化；另一種是水淬法，先將微晶板材原料熔化成玻璃渣 料，再機(jī)壓成型或利用匣缽成型，最后進(jìn)行晶化。在起始階段，產(chǎn)品主要使用礦渣與其它玻 璃原料混合熔化后，采用壓延法工藝生產(chǎn)制成平板結(jié)晶化玻璃，再經(jīng)拋磨后，使之具有漂亮 花紋的板材，用于建筑裝飾。七十年代中期，日本率先研制出燒結(jié)法微晶板材并實(shí)現(xiàn)了工業(yè) 化生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，核心技術(shù)一直由日本人壟斷，我國(guó)長(zhǎng)期依靠進(jìn)口。微晶板材采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生污染物，并可大量利用礦山尾 礦、煤矸石、粉煤灰等工業(yè)和城市固體廢棄物作為生產(chǎn)所需原料，節(jié)省自然資源，故早在 1987年就被國(guó)際環(huán)保組織認(rèn)定為“可持續(xù)發(fā)展的綠色建材”。二十多年來(lái)，微晶板材以其 獨(dú)特優(yōu)越的美感、高檔質(zhì)感、理化性能指標(biāo)以及“安全、健康、衛(wèi)生”的環(huán)保性能已被世界各 國(guó)的建筑行業(yè)所認(rèn)同，并廣泛應(yīng)用于地鐵、賓館、酒樓、機(jī)場(chǎng)、商業(yè)大廈等各類高級(jí)場(chǎng)館中。 1998年6月，在意大利卡拉拉國(guó)際博覽會(huì)和德國(guó)紐倫堡國(guó)際石材博覽會(huì)上，日本NEG公司在 歐洲的代理商推出了超薄型微晶板材和防滑型微晶板材，立即國(guó)際建筑業(yè)界的高度關(guān)注。本公司集中科技人員經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)不懈的努力，終于克服了種種困難，研制了利 用黃河泥沙生產(chǎn)中高檔微晶材料一微晶板材、微晶磚等等系列產(chǎn)品。用于建筑材料，如提 防加固、丁壩強(qiáng)基護(hù)面、黃河拋石、水土植保等水利、土木工程的建筑材料，用于水利工程、 民用建筑等其它工程建設(shè)。在黃河兩岸鋪設(shè)本公司研創(chuàng)開(kāi)發(fā)的微晶材料制品，可以長(zhǎng)久地 加固黃河沙壩，防止黃河水泥沙的沖蝕，同時(shí)有利于黃河工程整體面貌的提升，可謂是一舉 多得。為黃河泥沙生態(tài)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略奠定了牢固的基石，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)探索出 一條資源節(jié)約的長(zhǎng)效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)環(huán)境、社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的共贏之路。黃河泥沙的綜合利用問(wèn)題是當(dāng)今中國(guó)面臨的資源綜合利用開(kāi)發(fā)難題之一。若建成 年產(chǎn)600萬(wàn)m2中高檔微晶材料制品，則每年可處理和利用工業(yè)赤泥達(dá)45. 0萬(wàn)噸，在黃河沿 岸若投資建設(shè)20個(gè)這樣中小型規(guī)模的廠，則每年處理和利用黃河泥沙近900萬(wàn)噸。如果在 沿黃河流域各大城市中，基礎(chǔ)設(shè)備和建筑建材僅板材應(yīng)用的十分之一均采用該種綠色環(huán)保 材料，則每年可處理黃河泥沙近3億噸，此舉不但節(jié)約了礦山開(kāi)采，而且美化的城市環(huán)境， 提高和大大改善的人民的生活水平，同時(shí)為社會(huì)勞動(dòng)就業(yè)解決了部分難題，也為黃河治理 提供了基金，達(dá)到取之黃河，用于黃河的目的。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用為我國(guó)黃河泥沙建設(shè) 資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)黃河泥沙的綜合利用具有重要的深遠(yuǎn)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用黃河泥沙制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝的目的，就是針對(duì)上述問(wèn)題 提供一種利用黃河泥沙制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，它選用黃河泥沙為主要原料，可 以不用或少用金屬氧化物，降低熔化溫度，降低晶化溫度，縮短晶化保溫時(shí)間，提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率，節(jié)省能源，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。本發(fā)明利用黃河泥沙制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，選用的黃河泥沙二氧化硅含量高達(dá)75%，其它成分為氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀等，主要為非金屬礦物， 主要化學(xué)成分是無(wú)機(jī)的非金屬硅鋁酸鹽、鐵的氧化物、鈣的氧化物，其中包括Si02、Al203、 Fe2O3> FeO, CaO、Na2O, K2O, MgO 等，其化學(xué)成份為 Si0274%, Al2O3IO. 2%, Fe2O3 1. 61%, CaO
I.2%, Na2O 3. 5%, K2Ol. 8%等，它是高硅、高鋁、高鐵，對(duì)微晶板材組成比較有利。本發(fā)明利用黃河泥沙制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝包括下列步驟

1.混合原料將原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻黃河泥沙 粒度0.08 0.7mm 50^78%方解石粉 粒度0.廣0.7mm 16 30%碳酸鈉2 12%硼砂0 3%氧化鋁(Γ4%碳酸鋇廣5%氧化鋅0 5%澄清劑(Tl%注黃河泥沙中本身所含有的氧化鐵、氧化亞鐵等著色類氧化物比較多，一般不需 要另外添加著色劑，這樣就充分利用黃河泥沙中本身所含有的著色類氧化物作為著色劑；2.高溫熔化將上述混合原料放入玻璃熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度 1420"1550°C ；3.水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑(Γ6_的顆粒料；4.裝模將上述粒料裝入模具內(nèi)；5.加熱晶化將上述布好粒料的模具放入晶化窯爐內(nèi)加熱晶化，晶化溫度 70(T118(TC，晶化保溫時(shí)間10 80分鐘；6.出窯在晶化窯內(nèi)退火，退火至溫度15(T250°C，時(shí)間3飛小時(shí)，出窯冷卻；7.脫模出窯冷卻，把模具內(nèi)的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板區(qū)域，待加 工；8.加工處理對(duì)微晶毛板進(jìn)行研磨、拋光、切割，包裝為成品，待售。本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝采用水淬燒結(jié)晶化法，水淬燒結(jié)晶化法是將特定的配合原料熔化 成玻璃液流出，經(jīng)水淬壓片后，成為特定范圍細(xì)度的小顆粒，然后干燥鋪放在特制耐火材料 模具上，進(jìn)入晶化窯爐，完成熱處理受控晶化過(guò)程而成為微晶毛板，出窯冷卻后，再進(jìn)行磨 拋處理，切割包裝為成品。本生產(chǎn)工藝獨(dú)到之處是應(yīng)用了表面玻璃粒料預(yù)處理工藝和多階 段工序的受控晶化熱處理工藝新技術(shù)，并使用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水準(zhǔn)的熱工界面柔性調(diào)整控制系 統(tǒng)技術(shù)，最大限度地縮小了在窯內(nèi)燃燒過(guò)程中的各個(gè)階段性溫差，確保形成產(chǎn)品的最低可 控制平整度指標(biāo)，并使得產(chǎn)品表面晶紋和立體效果達(dá)到最佳狀態(tài)，從而使產(chǎn)品各項(xiàng)綜合性 能指標(biāo)得到大幅度提高。


圖1為本發(fā)明利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝示意圖。 由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化處理6、出窯7、檢驗(yàn)8、磨拋9、切割10、檢驗(yàn)
II、包裝12、成品13組成。用本發(fā)明的生產(chǎn)工藝制備的微晶板材的機(jī)械性能及理化指標(biāo)為
比重2. 6 2.‘莫式硬度6. 0 8·抗拉強(qiáng)度 360mpa抗折強(qiáng)度 48mpa
耐酸率 99.7% 光澤度 95 °C
吸水率 < 0.005% 耐堿率 98%本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較其主要優(yōu)點(diǎn)是，利用大量的黃河泥沙為主要原料，可不用 和少用金屬氧化物，大大降低原料成本，降低晶化溫度和縮短晶化時(shí)間，可連續(xù)生產(chǎn)，從而 提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)量提高，節(jié)省能源，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。下面結(jié)合實(shí)施例做進(jìn)一步描述。實(shí)施例一黃河泥沙55% 方解石粉27.6% 氧化鋁0.4%碳酸鋇 5.2% 碳酸鈉 8.5% 硼砂 1.8%氧化鋅 1.2% 澄清劑 0.3%將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1520°C溫度熔化成玻璃液，再 經(jīng)水淬成6mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1180°C進(jìn)行晶化，晶化保溫 時(shí)間50分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間5小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得 到青褐色微晶板材成品。實(shí)施例二黃河泥沙60% 方解石粉25.6% 氧化鋁0.2%碳酸鋇 4.9% 碳酸鈉 7.5% 硼砂 1.6%氧化鋅 0.2% 澄清劑 0.0%將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1500°C溫度熔化成玻璃液，再 經(jīng)水淬成6mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1180°C進(jìn)行晶化，晶化保溫 時(shí)間60分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間5小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得 到深青褐色微晶板材成品。實(shí)施例三黃河泥沙71% 方解石粉21.2% 氧化鋁0.0%碳酸鋇 2.0% 碳酸鈉 4.4% 硼砂 1.5%氧化鋅 0.4% 澄清劑 0.0%將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1520°C溫度熔化成玻璃液，再 經(jīng)水淬成6mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1160°C進(jìn)行晶化，晶化保溫 時(shí)間40分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間5小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得 到深黑褐色微晶板材成品。
權(quán)利要求
1.利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于包括下列步驟 (1).混合原料將原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻 黃河泥沙 粒度0.08 0.7mm 50^78% 方解石粉 粒度0.廣0.7mm 16 30%注黃河泥沙中本身所含有的氧化鐵、氧化亞鐵等著色類氧化物比較多，一般不需要另 外添加著色劑，這樣就充分利用黃河泥沙中本身所含有的著色類氧化物作為著色劑；(2).高溫熔化將上述混合原料放入玻璃熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度 1420"1550°C ；(3).水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑(T6mm的顆粒料；(4).裝模將上述粒料裝入模具內(nèi)；(5).加熱晶化將上述布好粒料的模具放入晶化窯爐內(nèi)加熱晶化，晶化溫度 70(T1180°C，晶化保溫時(shí)間10 80分鐘；(6).出窯在晶化窯內(nèi)退火，退火至溫度15(T250°C，時(shí)間3飛小時(shí)，出窯冷卻；(7).脫模出窯冷卻，把模具內(nèi)的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板區(qū)域，待加工；(8).加工處理對(duì)微晶毛板進(jìn)行研磨、拋光、切割，包裝為成品，待售。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于 著色劑主要為黃河泥沙中本身含有著色類的氧化物，其它著色劑如Cr203、CoO, CuO、氧化亞 鎳、氧化鎳、氧化錳、鎘紅、鎘黃、硒粉可加、少加或不加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于 水淬燒結(jié)晶化法是將特定的配合原料熔化成玻璃液流出，經(jīng)水淬壓片后，成為特定范圍細(xì) 度的小顆粒，然后干燥鋪放在特制耐火材料模具上，進(jìn)入晶化窯爐，完成熱處理受控晶化過(guò) 程而成為微晶毛板，出窯冷卻后，再進(jìn)行磨拋處理，切割包裝為成品。本生產(chǎn)工藝獨(dú)到之處 是應(yīng)用了表面玻璃粒料預(yù)處理工藝和多階段工序的受控晶化熱處理工藝新技術(shù)，并使用國(guó) 內(nèi)外先進(jìn)水準(zhǔn)的熱工界面柔性調(diào)整控制系統(tǒng)技術(shù)，最大限度地縮小了在窯內(nèi)燃燒過(guò)程中的 各個(gè)階段性溫差，確保形成產(chǎn)品的最低可控制平整度指標(biāo)，并使得產(chǎn)品表面晶紋和立體效 果達(dá)到最佳狀態(tài)，從而使產(chǎn)品各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)得到大幅度提高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于 其生產(chǎn)工藝流程是原料一混合一熔化一水淬一入模一晶化處理一出窯一檢驗(yàn)一磨拋一切 割一檢驗(yàn)一包裝一成品。碳酸鈉 硼砂氧化鋁 碳酸鋇 氧化鋅 澄清劑
全文摘要
本發(fā)明利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，配方包括黃河泥沙、鈣石粉、碳酸鋇、碳酸鈉、硼砂、氧化鋁、氧化鋅及澄清劑，其主要生產(chǎn)工藝是將上述原料混拌均勻，放入熔化窯爐內(nèi)經(jīng)1420～1550℃熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成0～6mm顆粒，裝入模具后進(jìn)入晶化窯內(nèi)經(jīng)700～1180℃晶化燒成，晶化保溫時(shí)間10～80分鐘，然后退火出窯，經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割、包裝后即得微晶板成品，本發(fā)明具有產(chǎn)品成本低，晶化溫度低，晶化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品合格率高，節(jié)省能源和礦產(chǎn)資料等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C03C10/00GK102092947SQ200910231159
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者梁東成, 趙保華, 陳國(guó)華, 陳海 申請(qǐng)人:淄博鈺晶新型材料科技有限公司, 趙保華