一种基于煤矸石固废的红色微晶玻璃及其制备方法

本发明涉及微晶玻璃材料，尤其是涉及一种基于煤矸石固废的红色微晶玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、微晶新材料是由玻璃控制晶化而得到的多晶固体材料，该制品结构致密、纹理清晰、具有玉质般的感觉；外观平滑光亮、色泽柔和典雅、无色差、不褪色；具有不吸水、抗冻、极低的热膨胀系数和独特的耐污染性能；绿色、环保、无放射性污染；并可根据需要设计制造出众多类型、不同色泽花样、规格的平板及异型板材。例如，与天然石材相比，建筑装饰微晶玻璃材料具有优越的物理化学性能、灵活的装饰设计和更佳的装饰效果，已应用于机场、车站、酒店等公用建筑和住房场所的内、外墙及地面、立柱装饰材料。此外，微晶玻璃材料在日常生活中已涵盖灶具面板、电磁炉、微波炉、光学滤光片、餐具、炊具等产品。但是目前微晶玻璃材料产品花色、规格不能满足市场多样化的需求；除常见纯白色、米黄色的微晶玻璃外，其他颜色品种较少。

2、红色微晶玻璃因其外观艳丽、色彩鲜艳，具有良好的物化性能和装饰效果，可以广泛应用于建筑装饰、家电面板、餐具、炊具等领域。但是现有红色玻璃的制备和显色过程非常复杂，过程控制不容易，制备技术难度大。主要是因为铜红玻璃最常用的着色剂cu或者cu2o很容易氧化，制备需要控制炉窑内的气氛为还原气氛，这样就大大增加窑炉的成本和熔制铜红玻璃的难度。此外，在红色微晶玻璃的文献报道中，还通常采用fe2o3+sb2o3、硒粉+镉红、cu2o+sn、cuo+si、氧化铒+三氯化金等复合着色剂实现微晶玻璃红色着色，但其成本高、制备工艺复杂。例如，中国专利cn 104045237 a公开了一种红色微晶玻璃板材及其生产方法，需要加入si粉作为还原剂将cuo还原成铜原子，以实现微晶玻璃呈现红色。

3、因此，如何简单、低成本的得到红色微晶玻璃是当务之急。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于煤矸石固废的红色微晶玻璃及其制备方法。本发明所得微晶玻璃为红色的同时其耐碱失重率低，化学稳定性优异，且密度较高，实现了煤矸石固废的高值化利用，具有重要的实用价值。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

3、提供一种基于煤矸石固废的红色微晶玻璃，其原料包括煤矸石、调质料和cuo；其中：

4、按质量百分比计，所述红色微晶玻璃的基础玻璃原料成分包括：sio2：40～50％、al2o3：15～20％、cao：10～15％、na2o：8～12％、f：1～5％、fe2o3：0～2％、cuo：1～10％；除氟外，其他组分以氧化物计。

5、按上述方案，所述煤矸石的成分以氧化物计包括：sio2：50～55％、al2o3：20～27％、cao：1～3％、co2：10～15％、fe2o3：0～4％、其他：1～3％。其中c以co2计。

6、按上述方案，所述调质料包括硅砂(sio2)、纯碱(na2co3)、方解石(caco3)和萤石(caf2)。

7、按上述方案，所述红色微晶玻璃的原料中，按质量百分比计，煤矸石为40-50％。

8、按上述方案，所述红色微晶玻璃的原料中，按质量百分比计，cuo为1～10％。

9、提供一种上述基于煤矸石固废的红色微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

10、1)将煤矸石、调质料和cuo称重后混合均匀，经高温熔化、均化、澄清后成型，获得基础玻璃；

11、2)将步骤1)所得基础玻璃液经退火、晶化热处理，得到基于煤矸石固废的红色微晶玻璃。

12、按上述方案，所述步骤1)中，高温熔化温度为1400～1500℃，时间为2-4h。

13、按上述方案，所述步骤2)中，550-650℃退火1-3h；900～1100℃晶化热处理1-5h。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

15、1.本发明提供了一种基于煤矸石固废的红色微晶玻璃，以煤矸石固废为主要原料，配合调质料调控关键组分，再协同cuo作为着色剂前驱体，所得微晶玻璃为红色的同时其耐碱失重率低至0.20％以下，化学稳定性优异，且密度较高，为2.57-2.64g/cm3，实现了煤矸石固废的高值化利用，具有重要的实用价值，同时制备方法简单，有利于工业化应用。

16、2.本发明通过对基础玻璃的配方组成设计，利用煤矸石固废中自身含有的c在高温环境下形成还原气氛，将cu2+还原成cu或者cu+，随后在晶化处理过程中生成cu2o晶体而实现整体着色，最终制备出红色煤矸石固废微晶玻璃新材料。

技术特征：

1.一种基于煤矸石固废的红色微晶玻璃，其特征在于，所述红色微晶玻璃的原料包括煤矸石、调质料和cuo；其中：

2.根据权利要求1所述的红色微晶玻璃，其特征在于，所述煤矸石的成分以氧化物计包括：sio2：50～55％、al2o3：20～27％、cao：1～3％、co2：10～15％、fe2o3：0～4％、其他：1～3％。

3.根据权利要求1所述的红色微晶玻璃，其特征在于，所述调质料包括硅砂、纯碱、方解石和萤石。

4.根据权利要求1所述的红色微晶玻璃，其特征在于，所述红色微晶玻璃的原料中，按质量百分比计，煤矸石为40～50％。

5.根据权利要求1所述的红色微晶玻璃，其特征在于，所述红色微晶玻璃的原料中，按质量百分比计，cuo为1～10％。

6.根据权利要求1所述的红色微晶玻璃，其特征在于，所述红色微晶玻璃密度为2.57-2.64g/cm3；耐碱失重率小于0.20％。

7.一种权利要求1所述的基于煤矸石固废的红色微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，高温熔化温度为1400～1500℃，时间为2～4h。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，550～650℃退火1～3h；900～1100℃晶化热处理1～5h。

技术总结
本发明公开了一种基于煤矸石固废的红色微晶玻璃及其制备方法。该红色微晶玻璃的原料包括煤矸石、调质料和CuO；其中：按质量百分比计，所述红色微晶玻璃的基础玻璃原料成分包括：SiO2：40～50％、Al2O3：15～20％、CaO：10～15％、Na2O：8～12％、F：1～5％、Fe2O3：0～2％、CuO：1～10％，除氟外，其他组分以氧化物计。本发明所得微晶玻璃为红色的同时其耐碱失重率低至0.20％以下，化学稳定性优异，且密度较高，实现了煤矸石固废的高值化利用，具有重要的实用价值，同时制备方法简单，有利于工业化应用。

技术研发人员：熊德华,谭豪
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15