專利名稱：利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程陶瓷材料制造領(lǐng)域，特別涉及利用混凝土淤渣通過熔融時加入脫色劑和成型時添加著色劑制造彩色玻璃陶瓷的方法。
背景技術(shù)：
玻璃陶瓷是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的多晶陶瓷新型材料。而玻璃陶瓷裝飾材料具有色彩豐富而均勻，無色差，光澤柔和晶瑩，優(yōu)良的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性、耐久性和高的表面光潔度等方面的特點，使玻璃陶瓷成為繼裝飾玻璃、天然石材、金屬板材之后而流行的高檔裝飾材料。
但是傳統(tǒng)的高檔玻璃陶瓷裝飾材料大多以化學(xué)化工材料為主要原料，成本較高。因此很多學(xué)者嘗試?yán)霉腆w廢棄物，如各種工業(yè)礦渣、玄武巖、黃鉀鐵礬、冶金鋅廢渣和花崗巖粉灰、粉煤灰、黃河淤泥及沙漠沙石等為原料替代部分化學(xué)化工材料制備玻璃陶瓷。
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展與城鎮(zhèn)化速度的加快，與混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及城市住房等建設(shè)的速度也隨之加快，由此產(chǎn)生大量的廢棄混凝土淤渣。據(jù)僅以北京市統(tǒng)計，建筑施工中“剩余混凝土”為總混凝土量的0.8％，以年用混凝土量200萬m3計，每年將產(chǎn)生1.6萬m3垃圾。另外，建筑物解體產(chǎn)生的固體垃圾占用大片土地，并污染水質(zhì)和土壤等。因此開展有關(guān)混凝土淤渣處理的問題研究，改變傳統(tǒng)的簡單掩埋的處理方式，在減輕污染，變廢為寶，節(jié)約有限的資源等方面都具有非常重要的意義。利用混凝土淤渣制備玻璃陶瓷陶瓷裝飾材料為有效利用混凝土固體廢棄物提供了一個切實可行的途徑。混凝土淤渣中主要含有氧化鈣(CaO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)及少量氧化鎂(MgO)、等氧化物。這些氧化物大部分都是玻璃陶瓷的組成部分，這為利用混凝土淤渣合成玻璃陶瓷材料提供了可能。
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是本申請人在國家知識產(chǎn)權(quán)局申請的200510045148.8號專利，該專利公開了利用混凝土淤渣制備微晶玻璃陶瓷的方法，該發(fā)明已成功利用混凝土淤渣為主要原料制備了玻璃陶瓷材料，其配方組成及制備工藝已有過詳細(xì)地介紹。但是混凝土淤渣中由于含有氧化鐵(Fe2O3或FeO)等少量雜質(zhì)組分，使得玻璃陶瓷材料具有灰褐色，材料的顏色不純，而且不容易改變，這是現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對混凝土淤渣玻璃陶瓷材料色澤上的不足，從工藝上和原料上進(jìn)行改進(jìn)，其創(chuàng)新之處在于采用熔融時脫色和成型時二次著色的方法，在常壓下直接燒結(jié)成彩色玻璃陶瓷材料，從而降低生產(chǎn)成本，提高材料的檔次。
本發(fā)明主要工藝流程為添加脫色劑和熔融水淬；摻入著色劑和粘合劑模壓成型；燒結(jié)等，具體是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)的利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法，包括，混凝土淤渣的球磨粉碎和組分確定及調(diào)整，首先對混凝土淤渣粉碎球磨制成100目以下的混凝土粉體，由于不同出處的混凝土淤渣成分不一致，通過添加化學(xué)化工原料達(dá)到相同的成份；按重量份計將每100份混凝土淤渣及添加劑和脫色劑0.05～5份，優(yōu)選0.5～2份，用攪拌機充分混合均勻，在1340℃～1400℃溫度下保溫2h，然后倒入蒸餾水中，然后在球磨機中粉碎得到200目以下的基礎(chǔ)玻璃粉，其中脫色劑包括MnO2和/或FeS和/或ZnO；按重量份計在基礎(chǔ)玻璃粉中摻入0.01～1.0份著色劑；著色劑包括MnO2和/或Cr2O3和/或V2O5和/或鉬桔黃和/或鈦白粉和/或鐵棕；在基礎(chǔ)玻璃粉與著色劑混合粉中加入粘合劑模壓成型，在玻璃粉與著色劑粉的混合粉中，按重量份計加入0.5～2.0份的PVC粘合劑，混合均勻后在50～200MPa下模壓成型；將模壓成型后的材料加熱燒結(jié)得到成品，加熱燒結(jié)是在300℃～500℃加熱爐中保溫1～10小時烘干、去除粘合劑，再升溫至800℃～1100℃，保溫1～10h，隨爐冷卻至室溫出爐，燒結(jié)制成彩色混凝土淤渣玻璃陶瓷制品。
從混凝土淤渣到玻璃陶瓷過程的其它工藝和具體參數(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相同。
通過在混凝土淤渣玻璃陶瓷的基礎(chǔ)玻璃組分中添加適合的脫色劑，通過熔融法制備基礎(chǔ)玻璃，然后通過控制性的析晶得到色淺的玻璃陶瓷材料，再通過二次添加著色劑使上述材料著色，可獲得顏色均勻、可調(diào)可控的中高檔玻璃陶瓷裝飾材料。采用熔化時加入脫色劑，成型時采用著色劑的方法，即解決了混凝土淤渣中雜質(zhì)元素帶來的色澤問題，同時為生產(chǎn)不同有色的材料帶來了方便，節(jié)約能源，生產(chǎn)工藝簡單，大大降低了玻璃陶瓷裝飾材料的生產(chǎn)成本。利用本發(fā)明生產(chǎn)的玻璃陶瓷裝飾材料，顏色可根據(jù)需要在二次著色時采用不同的著色劑，而不需改變基礎(chǔ)玻璃的組分，與現(xiàn)有的玻璃陶瓷裝飾材料相比，有熔融溫度低，節(jié)約能源等優(yōu)點。
具體實施例方式
實施例1首先對混凝土淤渣球磨，過100目篩，然后取樣測定混凝土淤渣的成分并補齊不足成分。在上述100份混凝土粉中添加按質(zhì)量百分比摻入0.5份MnO2，用攪拌機中充分混合均勻。放置到1400℃高溫爐中保溫3h，然后倒入蒸餾水中，制得基礎(chǔ)玻璃，球磨過200篩。在基礎(chǔ)玻璃中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05份鐵棕混合均勻，再加占玻璃粉和著色劑混合粉質(zhì)量比為1.2份PVC粘合劑。在模具中將上述混合物加壓成型，壓力為140MPa。將成型素坯放入溫度為300℃普通電爐中，保溫5h烘干、去除粘合劑；再將溫度升至1000℃，保溫8小時，隨爐冷卻至室溫出爐，燒結(jié)制成栗色混凝土淤渣玻璃陶瓷裝飾材料。
實施例2首先對混凝土淤渣球磨，過100目篩，然后取樣測定混凝土淤渣的成分并補齊不足成分。在上述混凝土粉中添加按質(zhì)量百分比摻入1份的MnO2和0.2份的FeS，用攪拌機中充分混合均勻。放置到1380℃高溫爐中保溫2h，然后倒入蒸餾水中，制得基礎(chǔ)玻璃，球磨過200篩。在基礎(chǔ)玻璃中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1～0.5份的Cr2O3，混合均勻，再加占玻璃粉和著色劑混合粉質(zhì)量比為0.5份PVC粘合劑。在模具中將上述混合物加壓成型，壓力為150MPa。將成型素坯放入溫度為350℃普通電爐中，保溫10h烘干、去除粘合劑；再將溫度升至1000℃保溫3h，隨爐冷卻至室溫出爐，隨著Cr2O3份數(shù)的增加燒結(jié)制成的玻璃陶瓷裝飾材料由橄欖土褐色～深綠色。
實施例3首先對混凝土淤渣球磨，過100目篩，然后取樣測定混凝土淤渣的成分并補齊不足成分。在上述混凝土粉中添加按質(zhì)量百分比摻入1.4份MnO2和0.01份FeS，用攪拌機中充分混合均勻。放置到1380℃高溫爐中保溫1h，然后倒入蒸餾水中，制得基礎(chǔ)玻璃，球磨過200篩。在基礎(chǔ)玻璃中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4份鈦白粉，混合均勻，再加占玻璃粉和著色劑混合粉質(zhì)量比為1.4份PVC粘合劑。在模具中將上述混合物加壓成型，壓力為120MPa。將成型素坯放入溫度為450℃普通電爐中，保溫7h烘干、去除粘合劑；再將溫度升至1100℃，保溫5h，隨爐冷卻至室溫出爐，燒結(jié)制成純白混凝土淤渣玻璃陶瓷裝飾材料。
實施例4首先對混凝土淤渣球磨，過100目篩，然后取樣測定混凝土淤渣的成分并補齊不足成分。在上述混凝土粉中添加按質(zhì)量百分比摻入0.5份MnO2、0.1份FeS和2.0份ZnO，用攪拌機中充分混合均勻。放置到1360℃高溫爐中保溫3h，然后倒入蒸餾水中，制得基礎(chǔ)玻璃，球磨過200篩。在基礎(chǔ)玻璃中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1～0.6份V2O5，混合均勻，再加占玻璃粉和著色劑混合粉質(zhì)量比為0.8份PVC粘合劑。在模具中將上述混合物加壓成型，壓力為200MPa。將成型素坯放入溫度為400℃普通電爐中，保溫3h烘干、去除粘合劑；再將溫度升至950℃，保溫5h，隨爐冷卻至室溫出爐，隨著V2O5份數(shù)的增加燒結(jié)制成的玻璃陶瓷裝飾材料由象牙色～淺黃色。
實施例5首先對混凝土淤渣球磨，過100目篩，然后取樣測定混凝土淤渣的成分并補齊不足成分。在上述混凝土粉中添加按質(zhì)量百分比摻入0.3份MnO2、0.1份FeS和1.5份ZnO，用攪拌機中充分混合均勻。放置到1360℃高溫爐中保溫1h，然后倒入蒸餾水中，制得基礎(chǔ)玻璃，球磨過200篩。在基礎(chǔ)玻璃中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1～0.5的鐵紅，混合均勻，再加占玻璃粉和著色劑混合粉質(zhì)量比為1.6份的PVC粘合劑。在模具中將上述混合物加壓成型，壓力為200MPa。將成型素坯放入溫度為400℃普通電爐中，保溫4h烘干、去除粘合劑；再將溫度升至900℃保溫1h，隨爐冷卻至室溫出爐，隨著鐵紅份數(shù)的增加燒結(jié)制成的玻璃陶瓷裝飾材料由印度紅～棕色。
實施例6首先對混凝土淤渣球磨，過100目篩，然后取樣測定混凝土淤渣的成分并補齊不足成分。在上述混凝土粉中添加按質(zhì)量百分比摻入1.6份MnO2，用攪拌機中充分混合均勻。放置到1400℃高溫爐中保溫3h，然后倒入蒸餾水中，制得基礎(chǔ)玻璃，球磨過200篩。在基礎(chǔ)玻璃中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5份鉬桔黃混合均勻，再加占玻璃粉和著色劑混合粉質(zhì)量比為2份PVC粘合劑。在模具中將上述混合物加壓成型，壓力為100MPa。將成型素坯放入溫度為450℃普通電爐中，保溫3h烘干、去除粘合劑；再將溫度升至900℃保溫8小時，隨爐冷卻至室溫出爐，燒結(jié)制成淺黃色混凝土淤渣玻璃陶瓷裝飾材料。
權(quán)利要求
1.利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法，包括如下步驟A按重量份計將每100份混凝土淤渣及添加劑和0.05～5份脫色劑混合均勻，在高溫熔化爐中熔化，然后快速倒入蒸餾水中，得到基礎(chǔ)玻璃粉體，然后進(jìn)一步粉碎；所述脫色劑包括MnO2和/或FeS和/或ZnO；B按重量份計在基礎(chǔ)玻璃粉中摻入0.01～1.0份著色劑；C在基礎(chǔ)玻璃粉與著色劑混合粉中加入粘合劑后模壓成型；D將模壓成型后的材料加熱燒結(jié)得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述步驟A中的脫色劑優(yōu)選0.5～2份，并用攪拌機充分混合均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將所述步驟A中的基礎(chǔ)玻璃粉體送入球磨機中粉碎至200目以下的玻璃粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述步驟B中著色劑包括MnO2和/或Cr2O3和/或V2O5和/或鉬桔黃和/或鈦白粉和/或鐵棕。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述步驟C是在玻璃粉與著色劑粉的混合粉中，按重量份計加入0.5～2.0份的PVC粘合劑，混合均勻后在50～200MPa以下模壓成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟D中所述模壓成型后的材料加熱燒結(jié)去除粘合劑，再升溫至800℃～1100℃，保溫1～10h，隨爐冷卻至室溫出爐，燒結(jié)制成混凝土淤渣玻璃陶瓷制品。
全文摘要
本發(fā)明利用混凝土淤渣制造彩色玻璃陶瓷的方法，屬于工程陶瓷材料制造領(lǐng)域，包括加入脫色劑在高溫熔化爐中熔化，然后快速倒入蒸餾水中，得到基礎(chǔ)玻璃粉體。然后進(jìn)一步粉碎，在基礎(chǔ)玻璃粉中摻入著色劑再加入粘合劑模壓成型，加熱燒結(jié)得到成品，特點是采用熔融時脫色和成型時二次著色的方法，在常壓下直接燒結(jié)成彩色玻璃陶瓷材料。利用本發(fā)明生產(chǎn)的玻璃陶瓷裝飾材料，顏色可根據(jù)需要在二次著色時采用不同的著色劑，而不需改變基礎(chǔ)玻璃的組份，與現(xiàn)有的玻璃陶瓷裝飾材料相比，有熔融溫度低，節(jié)約能源等優(yōu)點。
文檔編號C03C10/00GK1915878SQ20061006876
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者田清波, 王玥, 岳雪濤, 徐麗娜 申請人:山東建筑大學(xué)材料科學(xué)研究所