以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产的微晶玻璃及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产的微晶玻璃及其生产方法。它是以煤矸石为主要原料，以石英砂、磷酸二氢钙、氢氧化铝、重钙、轻烧镁、纯碱、碳酸钾和钛白粉为辅料，并按以下重量份的原料采用全电容压延法工艺进行制备的：9～63份煤矸石，10～41份石英砂，1.4～1.55份磷酸二氢钙，12～35份氢氧化铝，13.5～14份重钙，8～8.8份轻烧镁，7.75～7.85份纯碱，3～4.3份碳酸钾，2.5～4份钛白粉。本发明的制备方法消纳多种类型工业废弃物，实现资源综合利用，发展循环经济，改善环境；制备得到的微晶玻璃增加公司产品种类，提高市场竞争力，最大限度满足不同行业、不同群体的消费需求。
【专利说明】
从煤巧石为原料采用全电膝压延法工艺生产的微晶玻璃及其 生产方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种建筑材料及其生产方法，具体设及一种W煤杆石为原料采用全电 烙压延法工艺生产的微晶玻璃及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 微晶玻璃又称玻璃陶瓷，因其兼具玻璃和陶瓷的物理化学特点，成为新型无机材 料科研的重点。通过不同的工艺手段，可W制备出种类繁多的微晶玻璃产品，广泛应用于航 天航空、生物医学、化工、建筑装饰的领域。微晶玻璃物理性能优异，化学性能稳定，满足建 筑装饰领域的环保健康需求;工业领域的耐磨、耐腐蚀、抗冲击需求W及作为基础材料在其 他领域的应用需求。
[0003] 传统微晶玻璃生产多采用烧结法工艺，烧结法工艺在微晶玻璃生产中面临的能耗 高问题一直是制约微晶玻璃快速发展和规模化生产的关键瓶颈。烧结法工艺生产微晶玻璃 并且还要使用价格昂贵的有色金属氧化锋原材料，使很多微晶玻璃企业的生产成本一直居 高不下，同时烧结法生产工艺效率低，产品有气孔、平整度较差、烧结法工艺的微晶玻璃企 业经营状况历来是举步维艰。
[0004] 采用全电烙压延生产微晶玻璃，微晶玻璃的单位产品能耗和万元工业增加值能耗 将大幅度降低，还可W为国家节约大量的有色金属氧化锋等贵重材料。目前公司利用花岗 石废弃物为主要原料，采用全电烙压延工艺生产多色系微晶玻璃，工艺成熟，产品质量优 异，并已得到市场认可。
[0005] 煤伴生废石，是在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物，其是碳质、泥质和砂 质页岩的混合物，具有低发热值。煤伴生废石亦称煤杆石，其含炭量为20~30%，有些还含 有腐殖酸。中国积存煤杆石达10亿吨W上，每年还将排出煤杆石1亿吨，不仅堆积占地，而且 还能自燃污染空气或引起火灾。煤杆石是在成煤过程中与煤共同沉积的有机化合物和无机 化合物混合在一起的岩石，通常呈薄层和在煤层中或煤层顶、煤层底，是在煤矿建设和煤炭 采掘、洗选加工过程中产生的数量较大的矿山固态排弃物。煤杆石的化学成分主要是娃、 侣、巧、儀、铁的氧化物和某些稀有金属。煤杆石弃置不用，占用大片±地。煤杆石中的硫化 物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。杆石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，渺塞河 流造成灾害。为了消除污染，自60年代起，很多国家开始重视煤杆石的处理和利用。
【发明内容】
[0006] [要解决的技术问题]
[0007] 本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供一种W煤杆石为原料采用全电烙 压延法工艺生产的微晶玻璃及其生产方法。
[000引[技术方案]
[0009]为了达到上述的技术效果，本发明采取W下技术方案：
[0010] 本发明W煤杆石为主要原料，采用全电烙压延法生产微晶玻璃，不仅能够解决采 煤过程中产的固体废弃物污染，变废为宝，同时还能生产微晶玻璃新材料。
[0011] -种W煤杆石为原料采用全电烙压延法工艺生产微晶玻璃的生产方法，它是W煤 杆石为主要原料，W石英砂、憐酸二氨巧、氨氧化侣、重巧、轻烧儀、纯碱、碳酸钟和铁白粉为 辅料，并按W下重量份的原料采用全电容压延法工艺进行制备的：
[001 ^ 9~63份煤杆石，10~41份石英砂，1.4~1.55份憐酸二氨巧，12~35份氨氧化侣， 13.5~14份重巧，8~8.8份轻烧儀，7.75~7.85份纯碱，3~4.3份碳酸钟，2.5~4份铁白粉。
[0013] 本发明更进一步的技术方案，该制备方法包括W下步骤：
[0014] (1)将煤杆石、石英砂、憐酸二氨巧、氨氧化侣、重巧、轻烧儀、纯碱、碳酸钟和铁白 粉按比例称量好后混合，然后将混合料投入全电烙害中在溫度为1500~1600°C的条件下烙 化，再澄清均化4~化；
[0015] (2)将澄清均化后的玻璃液经流液桐和上升道流入料道中，经料道后将玻璃液溫 度降至1200~1300°C，然后进入压延机压延成形，控制压延后溫度为900~1000°C ;
[0016] (3)成形的玻璃带进行退火处理，玻璃带快速降至退火上限溫度，保溫10~20min; 根据玻璃带的厚度控制降溫速率，退至退火下线溫度W下的50~100°C并保溫5~20min，然 后按照一定降溫速率降至室溫，切割成退火板；
[0017] (4)将得到的退火板升溫至650~800°C下保溫0.5~化进行核化处理，再升溫至 900~1050°C下保溫0.5~化进行晶化处理，然后退火得到灰色微晶玻璃板；
[001引（5)将检测合格的灰色微晶玻璃板进行表面加工，然后入库保存。
[0019] 本发明更进一步的技术方案，在步骤（1)中，所述全电烙害包括为主烙化池、流液 桐、上升道和料道;所述混合料的烙化、澄清和均化均在主烙化池中进行。
[0020] 本发明更进一步的技术方案，在步骤(3)中，所述上限溫度为630~690°C，所述下 线溫度为450~550°C。
[0021] 所述的下线溫度W下的50~100°C优选为550~600°C。
[0022] 本发明更进一步的技术方案，根据玻璃带的厚度控制降溫速率为3~5°C/min退至 退火下线溫度W下的50~100°C并保溫5~20min，然后8~IOtVmin的降溫速度降至室溫， 切割成退火板。
[0023] 本发明更进一步的技术方案，在步骤(5)中，所述表面加工包括打磨和抛光。
[0024] 本发明更进一步的技术方案，在步骤(5)中，所述表面加工的工具为全自动磨机。
[0025] 上述的生产方法制备得到的微晶玻璃，它包括W下质量百分比的化学成分组成：
[0026] 3~4% 的化 2〇,5~6% 的]\%0，18~24%的412〇3,39~50%51〇2,0.3~2%的化2〇3， 1.8~2.8%的1(2〇,3~4.5%的〔曰0,3~4.5%的1'1〇2,0.5~1%的口2〇已；
[0027] 本发明的制备方法得到的微晶玻璃中还含有儘、儀、铜、儒和锡等微量的元素。
[0028] 所述微晶玻璃的抗压强度200~300M化，抗弯强度40~SOMPa，密度2.6~2.7g/ cm3,莫氏硬度5~6级，吸水率<0.01%，光洁度90~98。
[0029] 下面将详细地说明本发明。
[0030] 本发明的微晶玻璃制备方法，主要包括原料的混合及烙化、压延成形、退火、核化 和晶化和表面处理运几个过程。本发明主要是W煤杆石为原料采用全电烙压延法工艺生产 微晶玻璃，采用全电烙压延工艺生产微晶玻璃。在无机非金属新材料领域实现新的突破。其 中，石英砂提供提供部分Si〇2、憐酸二氨巧提供P2〇5和CaO,氨氧化侣提供Al2〇3,重巧提供 化0,轻烧儀提供MgO,纯碱提供船2〇,碳酸钟提供拉0,铁白粉提供Ti化。W上原料均可在周边 采购，且化学成份较为稳定，生产成本较低。各原料化学成分质量百分比如表1所示。
[0031]表1各原料的组分质量百分比 [00321
[0033] 本发明中，将玻璃带的厚度控制在5~30mm之间，具体根据玻璃带的厚度控制降溫 的速率。并且将降至室溫的玻璃带切割成2.5m长的退火板。检测合格是指该微晶玻璃板符 合后期生产应用的规格，符合产品的标准。本发明生产的微晶玻璃，其抗压强度200~ SOOMPa，抗弯强度40~SOMPa，密度2.6~2.7g/cm3，莫氏硬度5~6级，吸水率<0.0 l %，光洁 度90~98,耐酸碱，放射性检测符合国家A类检测标准。
[0034] [有益效果]
[0035] 本发明与现有技术相比，具有W下的有益效果：
[0036] 本发明的制备方法消纳多种类型工业废弃物，实现资源综合利用，发展循环经济， 改善环境;实现绿色制造，拓展压延微晶玻璃作为基础材料的应用空间，引领消费者实现绿 色消费。
[0037] 本发明制备得到的微晶玻璃增加公司产品种类，提高市场竞争力，最大限度满足 不同行业、不同群体的消费需求。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
[0039] -种W煤杆石为原料采用全电烙压延法工艺生产微晶玻璃的生产方法，它是W煤 杆石为主要原料，W石英砂、憐酸二氨巧、氨氧化侣、重巧、轻烧儀、纯碱、碳酸钟和铁白粉为 辅料，并按W下重量份的原料采用全电容压延法工艺进行制备的：
[0040] 9~63份煤杆石，10~41份石英砂，1.4~1.55份憐酸二氨巧，12~35份氨氧化侣， 13.5~14份重巧，8~8.8份轻烧儀，7.75~7.85份纯碱，3~4.3份碳酸钟，2.5~4份铁白粉。
[0041] 通过调整煤杆石和石英砂的比例，还可W做出不同灰度的微晶玻璃，煤杆石和石 英砂比例及其所对应的颜色如表2所示：
[0042] 表2不同煤杆石和石英砂的比例下微晶玻璃的颜色变化表 r00431
LUU44」 W h头她例巧按照上还距怜化'、」脉巧化打制爸。
[0045] 实施例1:
[0046] 本实施例的原料用量为煤杆石：9.82kg;石英砂:40.36kg;轻烧儀:8.6kg;重巧： 13.9化g;氨氧化侣：34.79kg;纯碱:7.79kg;碳酸钟:4.2化g;铁白粉:3.99kg;憐酸二氨巧： 1.5化邑。
[0047] (1)将煤杆石、石英砂、憐酸二氨巧、氨氧化侣、重巧、轻烧儀、纯碱、碳酸钟和铁白 粉按比例称量好后混合，然后将混合料投入全电烙害中在溫度为1550°C的条件下烙化，再 澄清均化化；
[0048] (2)将澄清均化后的玻璃液经流液桐和上升道流入料道中，经料道后将玻璃液溫 度降至1200~1300°C，然后进入压延机压延成形，控制压延后出压延漉的溫度为940~980 °C，玻璃带厚为15mm;
[0049] (3)成形的玻璃带进行退火处理，玻璃带快速降至退火上限溫度650°C，保溫10~ 20min;根据玻璃带的厚度控制降溫速率为4°C/min，退至580°C即并保溫5~20min，然后按 照8°C/min降至室溫，切割成退火板;所述退火板为半成品板材；
[0050] (4)将得到的退火板升溫至650~800°C下保溫0.5~化进行核化处理，再升溫至 900~1050°C下保溫0.5~化进行晶化处理，然后退火得到灰色微晶玻璃板；
[0051] (5)将检测合格的灰色微晶玻璃板经打磨和抛光，裁切得到高档建筑装饰微晶玻 璃。
[0052] 按照W上工艺，所得微晶玻璃为灰白色。本实施例得到的灰白色微晶玻璃成分检 测结果如表3所示。
[0053] 表3为实施例1得到的微晶玻璃的主要化学成分 [0化4]
[0化5] 实施例2
[0056] 本实施例的原料用量为煤杆石:27.42kg;石英砂:30.26kg;轻烧儀:8.4化g;重巧： 13.88kg;氨氧化侣：27.22kg;纯碱:7.79kg;碳酸钟:3.8化g;铁白粉:3.50kg;憐酸二氨巧： 1.49kgO
[0057] (1)将煤杆石、石英砂、憐酸二氨巧、氨氧化侣、重巧、轻烧儀、纯碱、碳酸钟和铁白 粉按比例称量好后混合，然后将混合料投入全电烙害中在溫度为1500°C的条件下烙化，再 澄清均化化；
[0058] (2)将澄清均化后的玻璃液经流液桐和上升道流入料道中，经料道后将玻璃液溫 度降至1200~1300°C，然后进入压延机压延成形，控制压延后出压延漉的溫度为950~1000 °C，玻璃带厚为15mm;
[0059] (3)成形的玻璃带进行退火处理，玻璃带快速降至退火上限溫度650°C，保溫10~ 20min;根据玻璃带的厚度控制降溫速率为5°C/min，退至580°C即并保溫5~20min，然后按 照IOtVmin降至室溫，切割成退火板;所述退火板为半成品板材；
[0060] (4)将得到的退火板升溫至650~800°C下保溫0.5~化进行核化处理，再升溫至 900~1050°C下保溫0.5~化进行晶化处理，然后退火得到灰色微晶玻璃板；
[0061] 将检测合格的灰色微晶玻璃板经打磨和抛光，裁切得到高档建筑装饰微晶玻璃。 本实施例得到的微晶玻璃的化学成分如表4所示。
[0062] 表4为实施例2得到的微晶玻璃的主要化学成分
[0064]本实施例的微晶玻璃还可W在制备过程中通过加入1.55%的Mn2〇,利用Mn2〇、 化2〇3和Ti化混合着色对微晶玻璃进行颜色的调节，W制备得到灰色微晶玻璃。
[00化]实施例3
[0066] 本实施例的原料用量为煤杆石:62.62kg;石英砂：10.09kg;轻烧儀:8.19kg;重巧： 13.79kg;氨氧化侣：12. IOkg;纯碱:7.7化g;碳酸钟:3.04kg;铁白粉:2.50kg;憐酸二氨巧： 1.41kg。
[0067] (5)将煤杆石、石英砂、憐酸二氨巧、氨氧化侣、重巧、轻烧儀、纯碱、碳酸钟和铁白 粉按比例称量好后混合，然后将混合料投入全电烙害中在溫度为1550°C的条件下烙化，再 澄清均化化；
[0068] (6)将澄清均化后的玻璃液经流液桐和上升道流入料道中，经料道后将玻璃液溫 度降至1200~1300°C，然后进入压延机压延成形，控制压延后出压延漉的溫度为950~980 °C，玻璃带厚为15mm;
[0069] (7)成形的玻璃带进行退火处理，玻璃带快速降至退火上限溫度650°C，保溫10~ 20min;根据玻璃带的厚度控制降溫速率为5 °C /min，退至580 °C即并保溫5~20min，然后按 照IOtVmin降至室溫，切割成退火板;所述退火板为半成品板材；
[0070] (8)将得到的退火板升溫至650~800°C下保溫0.5~化进行核化处理，再升溫至 900~1050°C下保溫0.5~化进行晶化处理，然后退火得到灰色微晶玻璃板；
[0071] 将检测合格的灰色微晶玻璃板经打磨和抛光，裁切得到高档建筑装饰微晶玻璃。
[0072] 表5为实施例3得到的微晶玻璃的主要化学成分
[00731
[0074] 本实施例的微晶玻璃还可W在制备过程中通过加入3.6%的MmO,利用Mn2〇、Fe2化 和Ti化混合着色对微晶玻璃进行颜色的调节，W制备得到深灰色微晶玻璃。
[0075] 尽管运里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发 明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人 员可W设计出很多其他的修改和实施方式，运些修改和实施方式将落在本申请公开的原则 范围和精神之内。
【主权项】
1. 一种以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产微晶玻璃的生产方法，其特征在于 它是以煤矸石为主要原料，以石英砂、磷酸二氢钙、氢氧化铝、重钙、轻烧镁、纯碱、碳酸钾和 钛白粉为辅料，并按以下重量份的原料采用全电容压延法工艺进行制备的： 9~63份煤矸石，10~41份石英砂，1.4~1.55份磷酸二氢|丐，12~35份氢氧化错，13.5 ~14份重钙，8~8.8份轻烧镁，7.75~7.85份纯碱，3~4.3份碳酸钾，2.5~4份钛白粉。2. 根据权利要求1所述的以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产微晶玻璃的生产 方法，其特征在于它包括以下步骤： (1) 将煤矸石、石英砂、磷酸二氢钙、氢氧化铝、重钙、轻烧镁、纯碱、碳酸钾和钛白粉按 比例称量好后混合，然后将混合料投入全电熔窑中在温度为1500~1600°C的条件下熔化， 再澄清均化4~9h; (2) 将澄清均化后的玻璃液经流液洞和上升道流入料道中，经料道后将玻璃液温度降 至1200~1300°C，然后进入压延机压延成形，控制压延后温度为900~1000°C ; (3) 成形的玻璃带进行退火处理，玻璃带快速降至退火上限温度，保温10~20min;根据 玻璃带的厚度控制降温速率，退至退火下线温度以下的50~100°C并保温5~20min，然后按 照一定降温速率降至室温，切割成退火板； (4) 将得到的退火板升温至650~800°C下保温0.5~3h进行核化处理，再升温至900~ 1050°C下保温0.5~3h进行晶化处理，然后退火得到灰色微晶玻璃板； (5) 将检测合格的灰色微晶玻璃板进行表面加工，然后入库保存。3. 根据权利要求2所述的以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产微晶玻璃的生产 方法，其特征在于在步骤（1)中，所述全电熔窑包括为主熔化池、流液洞、上升道和料道;所 述混合料的熔化、澄清和均化均在主熔化池中进行。4. 根据权利要求2所述的以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产微晶玻璃的生产 方法，其特征在于在步骤(3)中，所述上限温度为630~690°C，所述下线温度为450~550°C。5. 根据权利要求4所述的以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产微晶玻璃的生产 方法，其特征在于根据玻璃带的厚度控制降温速率为3~5°C/min退至退火下线温度以下的 50~100°C并保温5~20min，然后8~10°C/min的降温速度降至室温，切割成退火板。6. 根据权利要求2所述的以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产微晶玻璃的生产 方法，其特征在于在步骤(5)中，所述表面加工包括打磨和抛光。7. 根据权利要求6所述的以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产微晶玻璃的生产 方法，其特征在于在步骤(5)中，所述表面加工的工具为全自动磨机。8. 根据权利要求1~7任意一项所述的以煤矸石为原料采用全电熔压延法工艺生产的 微晶玻璃，其特征在于它包括以下质量百分比的化学成分组成： 3~4%的似2〇,5~6%的]\%0，18~27%的厶12〇3,39~48%51〇2,0.3~1.5%的卩62〇3，1.8 ~2.8% 的Κ20,3~4.5% 的CaO,3~4.5%的11〇2,0.5~1%的？2〇5; 所述微晶玻璃的抗压强度200~300MPa，抗弯强度40~80MPa，密度2.6~2.7g/cm3，莫氏 硬度5~6级，吸水率〈0.01 %，光洁度90~98。
【文档编号】C03C10/00GK105924011SQ201610260403
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】秦刚, 秦小平, 姜小元, 王刚琳, 徐国梁, 付丽, 赵杨军
【申请人】四川名微晶科技股份有限公司, 四川一名微晶科技股份有限公司