專利名稱：一種微晶玻璃裝飾磚的制備方法及產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑裝飾材料領(lǐng)域，更確切地說(shuō)，是一種以廢渣原料制取微晶玻璃裝飾磚及其制備方法。
建筑材料的發(fā)展日新月異，大到各種大型建筑，小到民宅，越來(lái)越離不開(kāi)裝飾材料。人類(lèi)應(yīng)用最早的裝飾材料是天然石材，常用的品種有花崗巖、大理石等；建筑裝飾陶瓷素有優(yōu)良裝飾材料之贊譽(yù)，其應(yīng)用廣泛性以陶瓷墻地磚為最(吳慧惠等主編《建筑材料》，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1995年8月，P184)。雖然上述兩種占主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)裝飾材料頗具優(yōu)點(diǎn)，但顯現(xiàn)的弱點(diǎn)是抗折強(qiáng)度低，抗水蝕能力差，易產(chǎn)生原生或次生裂紋，引起開(kāi)裂、起層剝落；在耐久性方面，由于晶粒粗大，抗風(fēng)化能力不高，致使表面顏色，光澤蛻變(哈爾濱工業(yè)大學(xué)等編著《建筑裝飾材料》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998年1月；鄭明星主編，《工程材料》第二版，清化大學(xué)出版社，1991年9月P248-267)。
鑒于此，新型建筑裝飾材料家族中，微晶玻璃裝飾磚引人注目。微晶玻璃與普通玻璃的區(qū)別在于它是一種可控制析晶的晶態(tài)固體材料，與陶瓷的區(qū)別在于它的晶體顆粒細(xì)小，微晶體數(shù)量多(邱關(guān)明等編著，《玻璃形成學(xué)》，兵器工業(yè)出版社，1981年11月，P370)?，F(xiàn)有的廢渣微晶玻璃，其形成基礎(chǔ)玻璃結(jié)構(gòu)的主要原料，基本上取自冶金礦渣、粉煤灰、尾礦，間或還引入純礦物產(chǎn)品，以調(diào)劑其化學(xué)組分的不足；而起助溶、澄清作用的輔助原料及確保其特性的晶核劑，則選擇礦物產(chǎn)品或化工試劑，因此尚有對(duì)環(huán)保資源開(kāi)發(fā)利用不完善的一面(潘守芹編著，《新型玻璃》，同濟(jì)大學(xué)出版社，1992年5月P386、P54-126)。
本發(fā)明的目的是提供一種全部原料均用于工業(yè)廢渣的各種類(lèi)型的微晶玻璃裝飾磚及其制備方法。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案將兩種或兩種以上的工業(yè)廢渣為原料進(jìn)行熔融、澆鑄成型、核化、晶化等步驟制得包括主晶相為β-CaSiO3、CA(Mg.Fe)Si2O6、Cao.AL2O3.2SiO2、CaO.MgO.2SiO2、2MgO.2AL2O3.5SiO2的微晶玻璃裝飾磚。
本發(fā)明的具體制備方法，其過(guò)程包括以下步驟(1)將原料加到池窯或電爐中，加熱至1400-1600℃，熔融后澄清并在1300-1350℃下保溫；
(2)在0.01-0.5Mpa下澆鑄到預(yù)熱至600-800℃的模中成型，再經(jīng)600-700℃退火；(3)在680-780℃下核化1-2小時(shí)后，經(jīng)850-980℃晶化6-2小時(shí)；(4)經(jīng)脫模、磨削、拋光即得到包括硅灰石、鈣鐵輝石、鈣長(zhǎng)石、透輝石、堇青石在內(nèi)的微晶玻璃裝飾磚。
上述步驟可在第(2)步退火后脫模再核化、晶化、磨削、拋光。
本發(fā)明所用的原料選自粉煤灰、煤矸石、釩鈦磁鐵尾礦、鐵尾礦、金紅石、鉻渣、高爐渣、霞石正長(zhǎng)巖、銅礦尾礦、黃金尾礦、硼鎂尾礦、煤系粘土、白云石、菱鎂礦尾礦、長(zhǎng)石和砂巖中的兩種或兩種以上混合物，所有的原料粉碎成粒徑為0.154-0.074mm。
本發(fā)明還根據(jù)所需要的色彩可與原料一同加入著色劑。
所述的粉煤灰包括褐煤、瘦煤和煙煤的粉煤灰。
所述的高爐渣包括釩鈦、稀土和普通的高爐渣。
所述的煤系粘土包括褐煤、煙煤和無(wú)煙煤的煤系粘土。
所述的鐵礦尾礦包括磁鐵礦、紅鐵礦、菱鐵礦和鉻鐵礦的尾礦。
所述的硅灰石微晶玻璃裝飾磚主晶相為β-Casio3(用電子衍射分析(SED)技術(shù)測(cè)定制品主晶相，以下同)，其化學(xué)組分(重量百分?jǐn)?shù))Sio250-55％、(Feo+Fe2o37-13％)、Al2O310-12％、Cao10-20％、Mgo3-6％、Tio22-8％、Zno1-3％、(Na2o+K2o)4-6％。制備該微晶玻璃裝飾磚所用的原料可采用粉煤灰、釩鈦鐵尾礦、霞石正長(zhǎng)巖、其重量配比分別為30-60％、40-50％、10-20％，還可以采用煤矸石、釩鈦磁 鐵尾礦、金紅石，其重量百分?jǐn)?shù)分別為35-45％、45-50％、10-15％。
所述的鈣鐵輝石微晶玻璃裝飾磚，其主晶相為Ca(Mg.Fe)，Si2o6，其化學(xué)組成含量(重量百分?jǐn)?shù))為Sio244-55％、(Feo+Fe2o3)8-15％、Al2o39-19％、Cao15-28％、Mgo5-8％、Mno0.1-0.5％、Tio23-9％、Cr2o30.2-1.5％，制備該微晶玻璃裝飾磚的原料(重量百分?jǐn)?shù))高爐渣40-50％、鐵尾礦35-45％、鉻渣10-15％，或是釩鈦鐵尾礦40-50％、粉煤灰30-40％、鉻渣10-20％。
所述的鈣長(zhǎng)石微晶玻璃裝飾磚主晶相為Cao.Al2o3.2Sio2，其組成含量(重量百分?jǐn)?shù))Sio244-58％、(Feo+Fe2o3)10-25％、Al2O38-12％、Cao20-35％、Mgo0.5-5％、Tio20.4-0.8％、Pbo0.01-0.1％、Cr2O30.1-0.2％、Cu0.02-0.05％、Zn0.21-0.36％，制備該微晶玻璃裝飾磚用的原料(重量百分?jǐn)?shù))銅礦尾礦45-50％、釩鈦鐵尾礦50-55％或是銅礦尾礦80-90％、金紅石10-20％。
所述的透輝石，微晶玻璃裝飾磚，其主晶相為Cao.Mgo.2Sio2，其組成含量(重量百分?jǐn)?shù))Sio250-58％、(Feo+Fe2o3)4-8％、Al2o35-9％、Cao8-18％、Mgo1.5-10％、(Na2o+K2o)3-12％、B2O30.4-0.8％、Cr2o31-5％、Tio24-12％。制備該微晶玻璃裝飾磚用的原料及含量(重量百分?jǐn)?shù))鐵尾礦35-45％、煤系粘土18-25％、白云石20-25％、長(zhǎng)石10-15％、鉻渣4-9％，或黃金尾礦30-40％、硼鎂尾礦20-30％、煤系粘土15-25％、金紅石5-10％、鉻渣5-8％。
所述的堇青石微晶玻璃裝飾磚，其主晶相為2Mgo.2Al2o3.5Sio2，其組成含量(重量百分?jǐn)?shù))Sio250-60％、(Feo+Fe2O3)0.5-1％、Al2o315-23％、Cao0.1-0.3％、Mgo10-20％、Tio25-10％。制備該微晶玻璃裝飾磚所有的原料及含量(重量百分?jǐn)?shù))砂巖30-40％、菱鎂礦尾礦35-45％、煤系粘土20-30％、金紅石5-10％、或鐵尾礦30-40％、菱鎂礦尾礦20-35％、煤系粘土30-40％、金紅石5-10％。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明由于依據(jù)微晶玻璃形成原理，使構(gòu)成微晶玻璃基礎(chǔ)性能的主要原料，包括降低玻璃熔融粘度和澄清作用的輔助原料以及晶核劑在內(nèi)的全部原料組分均源于工業(yè)固體廢渣，這樣既充分利用了二次資源，又減少了環(huán)境污染，因此，按本發(fā)明的方法制得的各種微晶玻璃裝飾磚，不僅原料來(lái)源廣泛，制備方法簡(jiǎn)單，而且產(chǎn)晶質(zhì)量?jī)?yōu)越，成本低廉，將是一種很有推廣應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。
下面用實(shí)例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的特點(diǎn)實(shí)例1-實(shí)例10實(shí)例1-實(shí)例10為制備主晶相為β-CaSiO3、Ca(Mg.Fe)Si2O6、Cao.Al2O3.2SiO2、CaO.MgO.2SiO2、2MgO.2Al2O3.5SiO2的廢渣微晶玻璃裝飾磚。所有的原料配比見(jiàn)表1；制備工藝條件及化學(xué)組成見(jiàn)表2；本發(fā)明的裝飾磚性能見(jiàn)表3，并與已知傳統(tǒng)的花崗石、陶瓷的裝飾磚進(jìn)行比較。
由表3的數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明的廢渣微晶玻璃裝飾磚的機(jī)械性能和物化性能均比傳統(tǒng)的花崗石、陶瓷的裝飾磚優(yōu)越。表1
表2
表權(quán)利要求
1.一種微晶玻璃裝飾磚的制備方法，其特征在于制備過(guò)程包括以下步驟(1)將粉碎廢渣原料加到池窯或電爐中，加熱至1400-1600℃，使其熔融后澄清，在1300-1350℃下保溫；(2)在0.01-0.5MPa下澆鑄到預(yù)熱至600-800℃的模中成型，再經(jīng)600-700℃退火；(3)在680-780℃下核化1-2小時(shí)，再經(jīng)850-980℃晶化1-2小時(shí)；(4)脫模、磨削、拋光即得到包括硅灰石、鈣鐵輝石、鈣長(zhǎng)石、透輝石、堇青石微晶玻璃裝飾磚。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)退火后脫模，再經(jīng)核化、晶化、脫模、磨削、拋光。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料選自粉煤灰、煤矸石、釩鈦磁鐵尾礦、鐵尾石、金紅石、鉻渣、高爐渣，霞石正長(zhǎng)巖、銅礦尾礦、黃金尾礦、硼鎂尾礦、煤系粘土、白云石、菱鎂礦尾礦、長(zhǎng)石和砂巖中的兩種或兩種以上的混合物。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于粉煤灰包括褐煤、瘦煤、煙煤的粉煤灰，所述的高爐渣包括釩鈦、稀土和普通高爐渣，所述的煤系粘土包括煙煤、無(wú)煙煤和褐煤的煤系粘土，所述的鐵礦尾礦包括磁鐵礦、紅鐵礦、菱鐵礦的鉻鐵礦的尾礦。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料含量(重％)粉煤灰30-40％、釩鈦磁鐵尾礦40-50％、霞石正長(zhǎng)巖10-20％或釩鈦磁鐵尾礦35-45％、煤矸石40-50％、金紅石10-15％，用此原料可制得主晶相為β-Casio3的硅灰石微晶玻璃裝飾磚，其化學(xué)組成含量(重％)Sio250-55％、(Feo+Fe2o3)7-13％、Al2o310-12％、Cao10-20％、Mgo3-6％、Tio22-8％、Zno1-3％、(Na2O+K2o)4-6％。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料組成及含量(重％)高爐渣40-50％、鐵尾礦35-45％、鉻渣10-15％、磁鐵尾礦40-50％、粉煤灰30-40％、鉻渣10-20％，用此原料可制得主晶相為Ca(Mg.Fe)Si2O6的鈣鐵輝石微晶玻璃裝飾磚，其化學(xué)組成含量(重％)Sio244-55％、(Feo+Fe2o3)8-15％、Al2o39-19％、Cao15-28％、Mgo5-8％、Mno0.1-0.5％、Tio23-9％、Cr2o30.1-1.5％。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料組成含量(重％)銅礦尾砂45-50％、釩鈦磁鐵尾礦50-55％或銅礦尾礦80-90％、金紅石10-20％，用此原料可制得主晶相為Cao.Al2o3.2Sio2的鈣長(zhǎng)石微晶玻璃裝飾磚，其化學(xué)組成含量(重％)Sio244-58％、(Feo+Fe2o3)10-25％、Al2o38-12％、Cao20-35％、Mgo0.5-5％、Tio20.4-0.8％、Pb0.01-0.1％、Cr2o30.1-0.2％、Cu0.02-0.05％、Zn0.21-0.36％。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料組成含量(重％)鐵尾礦35-45％、煤系粘土18-25％、白云石20-25％、長(zhǎng)石10-15％、鉻渣4-9％，或黃金尾礦30-40％、硼鎂尾礦20-30％、煤系粘土15-25％、金紅石5-10％、鉻渣5-8％，用此原料可制得主晶相為Cao.Mgo.2Sio2的透輝石微晶玻璃裝飾磚，其化學(xué)組成含量(重％)Sio250-58％、(Feo+Fe2o3)4-8％、Al2O35-9％、Cao8-18％、Mgo1.5-10％、(Na2+K2o)3-12％、B2O30.4-0.8％、Cr2O31-5％、Tio24-12％。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料組成含量(重％)砂巖30-40％、菱鎂礦尾礦35-45％、煤系粘土20-30％、金紅石5-10％，或鐵尾礦30-40％、菱鎂礦尾礦20-35％、煤系粘土30-40％、金紅石5-10％，用此原料可制得主晶相為2Mgo.2Al2o3.5Sio2的堇青石型的微晶玻璃裝飾磚，其化學(xué)組成含量Sio250-60％、(Feo+Fe2o3)0.5-1％、Al2o315-23％、Cao0.1-0.3％、Mgo10-20％、Tio25-10％。
全文摘要
本發(fā)明是一種微晶玻璃裝飾磚的制備方法及其產(chǎn)品,其特點(diǎn)是利用粉煤灰、釩鈦鐵尾礦、鐵尾石、金紅石、鉻渣、高爐渣、銅礦尾渣、黃金尾礦等工業(yè)廢渣為原料,通過(guò)熔融、澆鑄成型、核化、晶化等步驟制得主晶相為β－CaSiO
文檔編號(hào)C03C10/00GK1246454SQ98117458
公開(kāi)日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1998年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月2日
發(fā)明者宋守志, 邢軍, 童粵明, 呂榮, 王玉瑋, 徐小荷, 孟憲紅 申請(qǐng)人:東北大學(xué)釬具開(kāi)發(fā)研究中心