專利名稱：一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微晶玻璃，尤指一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃及制備方法。
背景技術(shù)：
花崗石是一種分布廣泛、資源豐富的巖石之一。隨著對花崗石需求量的不斷增加，大量的廢石塊、廢石邊、廢石粉、廢泥漿也隨之而來，這不僅對環(huán)境造成了很嚴(yán)重的污染，實際上也是一種資源浪費。近些年來，人們越來越注重利用循環(huán)經(jīng)濟的模式來發(fā)展石材工業(yè)，并且開始重視花崗石廢料的綜合利用，為花崗石廢料的資源化提供了廣闊的應(yīng)用空間。
目前花崗石廢料在建筑用磚方面的應(yīng)用主要是作為生產(chǎn)普通燒制磚、陶瓷磚、砌墻磚等的原材料。意大利一家專門生產(chǎn)房屋用磚的公司進行了一系列粘土與花崗石泥漿按不同比例混合燒磚的實驗，獲得了成功。P. torres, H. R. Fernandes等進行了用廢花崗石泥漿代替長石生產(chǎn)瓷磚的研究，結(jié)果表明摻入適量的廢花崗石泥漿能夠得到性能良好的瓷磚，該種瓷磚的吸水率在O. 07%左右，抗彎強度大于50MPa。劉家弟等進行了花崗石粉末廢料生產(chǎn)建筑砌墻磚的研究。采用花崗石粉末廢料并適當(dāng)填加部分骨料和膠結(jié)料，通過機壓成型、蒸壓、養(yǎng)護等工藝可生產(chǎn)出建筑用砌墻磚。俞平利等將幾種花崗石粉末或碎料作為主要原料應(yīng)用在建筑用墻地磚生產(chǎn)中，45%左右的墻地磚樣品機械強度，吸水率等性質(zhì)符合或超過墻地磚質(zhì)量要求。部分墻地磚樣品抗沖擊強度大于20次、吸水率幾乎為0%，具有優(yōu)異的抗凍融性能，可作為無釉地磚用于寒冷地區(qū)及潮濕地區(qū)。隨著礦渣微晶玻璃研究水平及生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來花崗石廢料也用來制作微晶玻璃。余祚華，王亞等以米易縣花崗石廢料為主要原料制備了微晶玻璃，并通過SEM和XRD對其顯微結(jié)構(gòu)進行了表征，討論了 CaO，NaOH含量對微晶玻璃顯微結(jié)構(gòu)的影響，主晶相為硅灰石及副硅灰石。專利CN101718137B報道了利用花崗石廢棄物生產(chǎn)微晶玻璃裝飾板材的方法，該專利中所述微晶玻璃裝飾板的主要原材料是花崗石粉和重鈣粉，可以驗證由此原材料及所述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的微晶玻璃的主晶相是硅灰石，且晶粒尺寸較大，產(chǎn)品的物理力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性與普通的CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃相近。綜上所述，目前的花崗石廢料絕大多數(shù)作為制造水泥、磚瓦等的原材料，制成低附加值的產(chǎn)品，經(jīng)濟上不劃算。也有少量的花崗石廢料用來作為制備微晶玻璃的原材料，根據(jù)已經(jīng)報道的文獻及公開的發(fā)明專利，利用花崗石廢料制作的微晶玻璃主要是圍繞CaO-Al2O3-SiO2體系開展研究工作，該種體系微晶玻璃的主晶相是硅灰石，晶化率低、晶粒較為粗大，產(chǎn)品的物理力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性較差。另外，在化工、石油、電力、冶金行業(yè)中一些重要裝備及關(guān)鍵部件經(jīng)常面臨著高溫，急速溫差變化，高腐蝕，高磨損，介質(zhì)遇水炸裂強沖擊等一系列極其嚴(yán)酷的工作環(huán)境。而目前市場上應(yīng)用的大理石、鑄石、鑄鐵、錳鋼等產(chǎn)品由于自身材質(zhì)的各種先天性缺陷，使其在實際應(yīng)用中均難以適應(yīng)上述工作環(huán)境。
高強耐磨工程微晶玻璃具有獨特的高溫耐磨性、強力抗高溫沖擊、耐強烈腐蝕、抗炸裂沖擊等性能，制作成微晶水渣溝內(nèi)襯、微晶耐磨管道制品、微晶布料溜槽以及各種耐磨襯板，可廣泛應(yīng)用于煤炭、鋼鐵、選礦、電力等行業(yè)。利用其高耐磨特性，在鋼鐵行業(yè)礦渣微晶玻璃可作為原料及燒成礦輸送過程中的漏斗、溜槽等的內(nèi)襯。在選礦業(yè)可作為礦山精礦槽、下礦箱、給礦箱、輸料溜槽等的內(nèi)襯。在火力發(fā)電中，不僅可應(yīng)用在排粉機殼、煤粉混合器、圓風(fēng)門上，還可做一次風(fēng)彎頭、直管、三通管等的內(nèi)襯。利用其強耐腐蝕性，可以用于輸送腐蝕性極強的流體介質(zhì)，廣泛用于石油、化工等行業(yè)的耐磨防腐材料。針對目前存在的問題，本發(fā)明摒棄了以花崗石廢料為主要原料制備低附加值產(chǎn)品的綜合利用形式，而生產(chǎn)高附加值的高強耐磨工程微晶玻璃，設(shè)計了新型SiO2-CaO-Na2O-K2O-ZnO-Al2O3-F基礎(chǔ)玻璃體系，生產(chǎn)以槍晶石、硅灰石、氟堿鈣硅石等物相為主要晶相的高強耐磨工程微晶玻璃，同時通過調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)調(diào)控微晶玻璃中的晶體·含量(晶化率)及晶粒尺寸，使晶化率提高至65-95%，同時也使花崗石廢料中的微量元素在調(diào)控晶化率、晶粒尺寸及微晶玻璃物理力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性方面起到關(guān)鍵的作用。同時結(jié)合花崗石廢料(廢塊料、廢泥漿)的實際排放過程，提供一種面向工業(yè)化生產(chǎn)微晶玻璃的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明目的在于綜合利用固體廢棄物提供一種強度高、韌性好、耐磨損、抗腐蝕、對人體無放射性危害的工程微晶玻璃，利用本發(fā)明技術(shù)綜合利用固體廢料并制造工程微晶玻璃工藝簡單，且生產(chǎn)的微晶玻璃材料成本低廉，具有極高的社會效益和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種物理力學(xué)性能好、化學(xué)穩(wěn)定性強、加工性能優(yōu)良，可以代替天然石材或部分工程材料，且物理力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于天然石材或部分工程材料的高強耐磨工程微晶玻璃及其制備方法。本發(fā)明技術(shù)解決方案一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃，其特征在于所述微晶玻璃由花崗石廢料、輔助原料及助熔澄清劑制備而成，其中花崗石廢料占原材料總重量的10. 0-55. Owt %，輔助原料占原材料總重量的35. 0-80. Owt %，助熔澄清劑占總重量的I. 0-10. Owt%。所述微晶玻璃的密度最高能夠達到2. 8g/cm3,抗折強度最大能夠達到103. 5MPa，抗壓強度最大能夠達到903. OMPa,莫氏硬度最高能夠達8級,耐磨性能夠達O. 063g/cm2。所述花崗石廢料的成分是55. 0-74%Si02 ；12. 0-14. 5%A1203 ；0. 1-2. 0%Ca0 ；
0.3-1. 6%Mg0 ；1. 0-3. 0%Fe203 ； < 0. 05%Cr203 ； < 0. 05%Mn02 ； < 0. 05%Ni203 ；0. 1-0. 5%Ti02 ；
1.0-7. 0%K20 ;其它余量(其它是指含量非常少的痕量物質(zhì))。所述助熔澄清劑為氧化鈰(Ce02)、氧化鈉(Na20)、氧化鋁(A1203)、氧化硅(Si02)、氧化鈣(CaO)、氧化鋰(Li2O)、硝酸銨(NH4NO3)、硝酸鈉(NaNO3)和硫酸鈉(Na2SO4)中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是0-5 0-28:0-6:0-10:0-11:0-4:1-5:0-7 :0_13。所述輔助原料為石英砂或硅石(SiO2)、純堿(Na2C03)、石灰石或方解石(CaCO3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)、碳酸鋇(BaCO3)、碳酸鉀(K2CO3)、氧化鎂(MgO)、螢石(CaF2)、硝酸鈉(NaNO3)中的五種或五種以上或全部，它們之間的重量比是45-98:13-35:22-60:0-5:3-12:0-11:0-21:0-1:5-17:0-7。將所述的微晶玻璃制作不同顏色和規(guī)格的建筑裝飾板材，化工冶金行業(yè)耐酸堿腐蝕容器的內(nèi)襯,礦山行業(yè)的耐磨襯板等要求高強韌、抗磨耐腐蝕材料的領(lǐng)域和場合。所述工程微晶玻璃的微觀組織結(jié)構(gòu)是主晶相由槍晶石、鈣鋁黃長石、硅灰石、氟堿鈣硅石、鈣鎂黃長石、堿鈣硅石、鎂橄欖石、透輝石、莫來石、白榴石、石英中的一種或一種以上組成，次晶相由槍晶石、鈣鋁黃長石、硅灰石、氟堿鈣硅石、鈣鎂黃長石、堿鈣硅石、鎂橄欖石、透輝石、莫來石、白榴石、石英中的一種或一種以上組成。一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃的制備方法，實現(xiàn)步驟如下(I)配料將花崗石廢料和各種礦物輔料粉碎，然后過20目篩，按照成分配比精確稱量占原材料總重量的10. 0-55. 0被％的花崗石廢料，占原材料總重量的35. 0-80. Owt%的輔助原料，占原材料總重量2. 0-10. Owt %的助熔澄清劑；將花崗石廢料、輔助原料及助熔澄清劑投入混料機或攪拌容器充分混合，加入原材料總重量2. 0-6. 0%的水，攪拌
5.0-15. Omin混合均勻，形成基礎(chǔ)玻璃配合料；
(2)熔化基礎(chǔ)玻璃配合料由輸送帶或單元料罐送入熔窯中，熔化溫度控制在1400-1560°C范圍內(nèi)，優(yōu)選1470-1520°C范圍內(nèi)，配合料熔化I. 0-10. 0h，優(yōu)選2. 0-8. 0h，均化、澄清制成合格的玻璃液。(3)成型澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1100-1200°C，玻璃液通過對輥壓延機壓制成形玻璃板；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1250-1350 V，玻璃液澆注到經(jīng)預(yù)熱的模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1300-1350°C，經(jīng)過流料口進入循環(huán)水槽中，水淬成不同粒徑的基礎(chǔ)玻璃粒料，干燥、分級后待裝模使用；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1100-1200°C，玻璃液通過對輥壓延機壓制成形玻璃板，然后將基礎(chǔ)玻璃板破碎成尺寸大小不同的玻璃碎塊料；(4)晶化成形的玻璃板或塊進入晶化窯，首先進入基礎(chǔ)玻璃板退火溫區(qū)，在該溫區(qū)內(nèi)400-650°C退火2. 0-8. Oh,然后進入晶化溫區(qū)，在該溫區(qū)內(nèi)650_950°C晶化I. 0-9. Oh,最后進入微晶玻璃板退火溫區(qū)，在該溫區(qū)內(nèi)25-600°C退火2. 0-8. Oh ;基礎(chǔ)玻璃粒料按照不同的粒度分層裝模后送入梭式窯，以5-20°C /min的速度升溫至1050-1180°C保溫0-2. 5h攤平表面，然后以3-15°C /min的速度降至600_950°C保溫I. 0-4. Oh晶化處理，最后再以2-10°C /min的速度降溫在200_700°C保溫I. 0-8. Oh退火，制成微晶玻璃毛坯板；(5)加工微晶玻璃毛坯板出爐之后，對其進行定厚、粗磨、細拋，切割、倒棱，得到不同規(guī)格尺寸和光澤度的微晶玻璃成品。所述步驟(2)的熔制過程中的基礎(chǔ)玻璃配合料由輸送帶或單元料罐送入熔窯中，熔化溫度控制在1470-1520°C，配合料熔化2. 0-8. 0h，均化、澄清制成合格的玻璃液。本發(fā)明與現(xiàn)有普通微晶玻璃板相比具有的優(yōu)點在于(I)高強韌、耐磨損，優(yōu)異的物理力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性本發(fā)明的花崗石廢料微晶玻璃的物理力學(xué)性能優(yōu)異，密度2. 5-2. 8g/cm3，通透性(600nm/5mm) O. 2-0. 5，莫氏硬度 5-8，抗折強度 30. 0-103. 5MPa，抗壓強度 70. 0-903. OMPa,耐磨性 O. 063-0. 15g/cm2，耐酸性(I. O % H2SO4) O. 02%_0· 06 %，耐堿性(I. O % NaOH)O. 03% -O. 05%o( 2)組織結(jié)構(gòu)中晶粒尺寸小、晶體含量高本發(fā)明的花崗石廢料微晶玻璃的組織結(jié)構(gòu)晶粒細小，晶體含量高。主晶相由多種晶體組成，包含槍晶石、鈣鋁黃長石、硅灰石、氟堿鈣硅石、鉀長石、堿鈣硅石、鈣鎂黃長石、鎂橄欖石、透輝石、莫來石、白榴石、石英中的一種或一種以上，次晶相包含槍晶石、鈣鋁黃長石、堿鈣硅石、硅灰石、氟堿鈣硅石、鉀長石、鈣鎂黃長石、鎂橄欖石、透輝石、莫來石、白榴石、石英中的一種或一種以上。(3)高值化綜合利用花崗石廢料本發(fā)明以花崗石廢料為原料生產(chǎn)高附加值的特種微晶玻璃——高強耐磨工程微晶玻璃，花崗石廢料在微晶玻璃原材料中的摻量可在10. 0-55. 0%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，不僅可以降低微晶玻璃板的生產(chǎn)成本，還可以減輕固體廢棄物對環(huán)境的污染。一方面，花崗石廢料中的·Al、Fe、Cr、Ti、K等有價元素由于含量較少單獨提取困難或者提取在經(jīng)濟上不合算，如不利用會浪費寶貴的資源；另一方面，特種高性能微晶玻璃體系中需要這些元素，若另外購買含有這些元素的化工原料會增加生產(chǎn)成本。為此通過將其作為微晶玻璃的原材料可使這些元素充分發(fā)揮作用，開辟了固廢中低含量有價元素綜合利用的有效途徑。(4)生產(chǎn)工藝簡單本發(fā)明技術(shù)針對大宗量綜合利用固體廢棄物、大規(guī)模工業(yè)化清潔生產(chǎn)特種工程微晶玻璃，設(shè)計了適合工業(yè)化生產(chǎn)的微晶玻璃配方及工藝參數(shù)，尤其是在池窯熔化配合料、工作部料液溫度控制、玻璃液出料方式及流量的耦合控制、壓延(或澆注)成型速率、窯爐晶化及退火等關(guān)鍵工序中的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化選擇，生產(chǎn)工藝簡單，可應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例詳細介紹本發(fā)明。但以下的實施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，不僅僅限于本實施例。實施例I將花崗石廢料和各種礦物輔料粉碎，然后過40目篩，精確稱量21. 0-25. O千克花崗石廢料，84. 0-88. O千克石英砂或硅石粉(Si02)、12. 0-14. O千克純堿(Na2C03)、20. 0-25. O千克石灰石或方解石(CaCO3)>0-3. O千克氧化鋅(ZnO)、16. 0-19. O千克碳酸鉀(K2C03)、15. 0-18. O 千克螢石(CaF2)、3. 0-5. O 千克硝酸鈉(NaNO3), I. 0-3. O 千克硝酸銨(NH4NO3)>2. 5-3. 5千克硫酸鈉(Na2SO4)15將花崗石廢料、輔助原料及助熔澄清劑充分混合，并在混合過程中加入原材料總重量4. 0%的水，攪拌IOmin混合均勻，形成基礎(chǔ)玻璃配合料。將基礎(chǔ)玻璃配合料經(jīng)輸送帶或單元料罐送入熔窯中，熔化溫度控制在1460-1490°C熔化2. 0-6. 0h，均化、澄清制成合格的玻璃液；澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1120-1180°C，玻璃液通過對輥壓延機(壓延成型速度12. 0-25. Om/h)壓制成形玻璃板；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1250-1300°C，玻璃液澆注到經(jīng)預(yù)熱的模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1320-1350°C (以保證水淬玻璃顆粒的粒度均勻)，經(jīng)過平槽流料口或孔形流料口進入循環(huán)水槽中，水淬成不同粒徑的基礎(chǔ)玻璃粒料，干燥、分級后待裝模使用。成形的玻璃板(或塊)進入輥道窯，首先進入基礎(chǔ)玻璃板退火溫區(qū)，在450_650°C溫區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)玻璃板退火2. 0-3. Oh,然后進入650-850°C溫區(qū)，晶化5. 0-7. 0h，最后進入600-25°C溫區(qū)，微晶玻璃板退火4. 0-6. Oh ;澆注成形的基礎(chǔ)玻璃塊送入梭式窯或隧道窯或輥道窯內(nèi)，在梭式窯內(nèi)以5°C /min的速度升溫至650-850°C保溫6. Oh晶化，然后以3°C /min的速度降溫至200-700°C保溫6. Oh退火，消除微晶玻璃在熱處理過程中產(chǎn)生各種應(yīng)力，隨爐冷卻；在隧道窯或輥道窯內(nèi)，在450-650°C溫區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)玻璃板退火2.0-3.0h，然后進入650-850°C溫區(qū)，晶化5. 0-7. 0h，最后進入600_25°C溫區(qū)，微晶玻璃板退火4. 0-6. Oh ;水淬成的基礎(chǔ)玻璃粒料按照不同的粒度分層裝模后送入梭式窯，以5-20°C /min的速度升溫至1130°C保溫I. 5h攤平表面，然后以5°C /min的速度降至600_870°C保溫4. Oh晶化處理，最后再以3°C /min的速度降溫在200-700°C保溫7. Oh退火，制成微晶玻璃毛坯板。微晶玻璃毛坯板出爐之后，對其進行定厚、粗磨、細拋，切割、倒棱，得到不同規(guī)格尺寸和光澤度的成品。花崗石廢料微晶玻璃的主晶相是槍晶石、硅灰石、氟堿鈣硅石，次晶相是鈣鋁黃長 石。該種微晶玻璃的密度2. 72-2. 80g/cm3，通透性(600nm/5mm)0. 4-0. 5，莫氏硬度7_8，抗折 強度 93. 6-103. 5MPa，抗壓強度 550. 0-903. OMPa，耐磨性 O. 063-0. 075g/cm2，耐酸性(I. 0%H2SO4) O. 02%-0. 03%，耐堿性(I. 0% NaOH) O. 03-0. 04%。實施例2將花崗石廢料和各種礦物輔料粉碎，然后過40目篩，精確稱量45. 0-55. O千克花崗石廢料，18. 0-26. O千克石英砂或硅石粉(Si02)、15. 0-20. O千克純堿(Na2C03)、20. 0-26. O千克石灰石或方解石(CaCO3)U. 0-4. O千克氧化鋅(Zn0)、2. 0-4. O千克碳酸鋇(BaCO3)>0-3. O 千克螢石(CaF2)、0. 5-2. O 千克氧化鎂(MgO)，I. 0-3. O 千克硝酸銨(NH4NO3X將花崗石廢料、輔助原料及助熔澄清劑充分混合，加入原材料總重量3. 0-4. 0%的水，攪拌10-15min混合均勻，形成基礎(chǔ)玻璃配合料。將基礎(chǔ)玻璃配合料經(jīng)輸送帶或單元料罐送入熔窯中，熔化溫度控制在1470-1530°C熔化2. 0-6. 0h，均化、澄清制成合格的玻璃液；澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1120-1170°C，玻璃液通過對輥壓延機(壓延成型速度12. 0-25. 0m/h)壓制成形玻璃板；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1250-1300°C，玻璃液澆注到經(jīng)預(yù)熱的模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1320-1350°C (以保證水淬玻璃顆粒的粒度均勻)，經(jīng)過平槽流料口或孔形流料口進入循環(huán)水槽中，水淬成不同粒徑的基礎(chǔ)玻璃粒料，干燥、分級后待裝模使用。成形的玻璃板(或塊)進入輥道窯，首先進入基礎(chǔ)玻璃板退火溫區(qū)，在450_650°C溫區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)玻璃板退火2. 0-3. Oh,然后進入650-950°C溫區(qū)，晶化2. 0-7. 0h，最后進入650-25°C溫區(qū)，微晶玻璃板退火2. 0-8. Oh ;澆注成形的基礎(chǔ)玻璃塊送入梭式窯或隧道窯或輥道窯內(nèi)，在梭式窯內(nèi)以5°C /min的速度升溫至650-950°C保溫6. Oh晶化，然后以3°C /min的速度降溫至200-700°C保溫6. Oh退火，消除微晶玻璃在熱處理過程中產(chǎn)生的各種應(yīng)力，隨爐冷卻；在隧道窯或輥道窯內(nèi)，在450-650°C溫區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)玻璃板退火2.0-3.0h，然后進入650-950°C溫區(qū)，晶化2. 0-7. 0h，最后進入600_25°C溫區(qū)，微晶玻璃板退火2. 0-8. Oh ；水淬成的基礎(chǔ)玻璃粒料按照不同的粒度分層裝模后送入梭式窯，以5-20°C /min的速度升溫至1130-11701保溫0. 5-1. 5h攤平表面，然后以5°C /min的速度降至600-950°C保溫
2.0-7. Oh晶化處理，最后再以3°C /min的速度降溫在200_700°C保溫2. 0-8. Oh退火，制成微晶玻璃毛坯板。微晶玻璃毛坯板出爐之后，對其進行定厚、粗磨、細拋，切割、倒棱，得到不同規(guī)格尺寸和光澤度的成品?；◢徥瘡U料微晶玻璃的主晶相是槍晶石、硅灰石、氟堿鈣硅石，次晶相是鈣鋁黃長石。該種微晶玻璃的密度2. 6g/cm3,莫氏硬度6-7，抗折強度52. 0-93. OMPa,耐磨性O(shè). 08-0. 10g/cm2，抗壓強度 90. 0-150. OMPa,耐酸性(I. 0% H2SO4) O. 03%%,耐堿性(I. 0%NaOH) O. 04% ο實施例3將花崗石廢料和各種礦物輔料粉碎，然后過40目篩，精確稱量36. 0-41. O千克花崗石廢料，29. 0-33. O千克石英砂或硅石粉(Si02)、7. 0-9. O千克純堿(Na2C03)、27. 0-31. O千克石灰石或方解石(CaCO3)U. 0-6. O千克氧化鋅(ZnO)、I. 0-5. O千克碳酸鋇(BaC03)、
2.0-4. O千克碳酸鉀(K2CO3)U. 0-2. O千克硝酸銨(NH4NO3X將花崗石廢料、輔助原料及助熔澄清劑充分混合，加入原材料總重量3. 0-4. 0%的水，攪拌10-15min混合均勻，形成基礎(chǔ)玻璃配合料。將基礎(chǔ)玻璃配合料經(jīng)輸送帶或單元料罐送入熔窯中，熔化溫度控制在1470-1530°C熔化2. 0-6. 0h，均化、澄清制成合格的玻璃液；澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1120-1170°C，玻璃液通過對輥壓延機(壓延成型速度12. 0-25. Om/h)壓制成形玻璃板，成形的玻璃板(或塊)進入退火輥道窯，在450-650°C溫區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)玻璃板退火2. 0-3. Oh,出窯后的基礎(chǔ)玻璃板破碎成尺寸大小不同的碎玻璃塊料；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1320-1350°C (以保證水淬玻璃顆粒的粒度均勻)，經(jīng)過平槽流料口或孔形流料口進入循環(huán)水槽中，水淬成不同粒徑的基礎(chǔ)玻璃粒料，干燥、分級后待裝模使用。水淬成的基礎(chǔ)玻璃粒料按照不同的粒度分層裝模后送入梭式窯，或基礎(chǔ)玻璃板破碎成的尺寸大小不同的碎玻璃塊料按照不同的尺寸分層裝模后送入梭式窯，以5-20°C /min的速度升溫至1130-1190°C保溫O. 5-1. 5h攤平表面，然后以5 °C /min的速度降至600-970°C保溫I. 0-4. Oh晶化處理，最后再以3°C /min的速度降溫在200_700°C保溫7. Oh退火，制成大花紋型或小花紋型微晶玻璃毛坯板。微晶玻璃毛坯板出爐之后，對其進行定厚、粗磨、細拋，切割、倒棱，得到不同規(guī)格尺寸和光澤度的成品?；◢徥瘡U料微晶玻璃的主晶相是硅灰石，次晶相是鈣鋁黃長石和少量堿鈣硅石。該種微晶玻璃的密度2. 5-2. 6g/cm3，莫氏硬度5_6，抗折強度35. 0-60. OMPa，抗壓強度70. 0-110. OMPa，耐磨性 0. 08-0. 15g/cm2，耐酸性(I. 0% H2SO4 >0. 06%，耐堿性(I. 0% NaOH)0. 05%。需要說明的是，按照本發(fā)明上述各實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員是完全可以實現(xiàn)本發(fā)明獨立權(quán)利要求及從屬權(quán)利的全部范圍的，實現(xiàn)過程及方法同上述各實施例；且本發(fā)明未詳細闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。以上所述，僅為本發(fā)明部分具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃，其特征在于所述微晶玻璃由花崗石廢料、輔助原料及助熔澄清劑制備而成，其中花崗石廢料占原材料總重量的10. 0-55. Owt %，輔助原料占原材料總重量的35. 0-80. Owt %，助熔澄清劑占總重量的2.0-10. Owt % ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃，其特征在于所述微晶玻璃的密度最高能夠達到2. 8g/cm3，抗折強度最大能夠達到103. 5MPa，抗壓強度最大能夠達到903. OMPa，莫氏硬度最高能夠達8級，耐磨性能夠達O. 063g/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃，其特征在于所述花崗石廢料的成分是55. 0-74. 0%Si02 ；12. 0-14. 5%A1203 ；0. 1-2. 0%Ca0 ；0.3-1. 6%MgO ；1. 0-3. 0%Fe203 ； < 0. 05%Cr203 ； < 0. 05%Mn02 ； < 0. 05%Ni203 ；0. 1-0. 5%Ti02 ；1.0-7. 0%K20 ;其它余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃，其特征在于所述助熔澄清劑為氧化鋪(Ce02)、氧化鈉(Na20)、氧化招(A1203)、氧化娃(SiO2)、氧化鈣(CaO)、氧化鋰(Li2O)、硝酸銨(NH4NO3)、硝酸鈉(NaNO3)和硫酸鈉(Na2SO4)中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是0-5 0-28:0-6:0-10:0-11:0-4:1-5:0-7 :0_13。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃，其特征在于所述輔助原料為石英砂或硅石(SiO2)、純堿(Na2C03)、石灰石或方解石(CaCO3)、氧化鋁(Al2O3),氧化鋅(ZnO)、碳酸鋇(BaC03)、碳酸鉀(K2C03)、氧化鎂(MgO)、螢石(CaF2)、硝酸鈉(NaNO3)中的五種或五種以上或全部，它們之間的重量比是45-98:13-35:22-60:0-5:3-12:0-11:0-21:0-1:5-17:0-7。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃，其特征在于所述工程微晶玻璃的微觀組織結(jié)構(gòu)是主晶相由槍晶石、鈣鋁黃長石、硅灰石、氟堿鈣硅石、鈣鎂黃長石、堿鈣硅石、鎂橄欖石、透輝石、莫來石、白榴石、石英中的一種或一種以上組成，次晶相由槍晶石、鈣鋁黃長石、硅灰石、氟堿鈣硅石、鈣鎂黃長石、堿鈣硅石、鎂橄欖石、透輝石、莫來石、白榴石、石英中的一種或一種以上組成。
7.一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃的用途，其特征在于將權(quán)利要求I或2所述的微晶玻璃制作成不同顏色和規(guī)格的建筑裝飾板材，化工冶金行業(yè)耐酸堿腐蝕容器的內(nèi)襯,礦山行業(yè)的耐磨襯板等要求高強韌、抗磨耐腐蝕材料的領(lǐng)域和場合。
8.一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃的制備方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下 (1)配料將花崗石廢料和各種礦物輔料粉碎，然后過20目篩，按照成分配比精確稱量占原材料總重量的10. 0-55. Owt %的花崗石廢料，占原材料總重量的35. 0-80. Owt %的輔助原料，占原材料總重量2. 0-10. Owt %的助熔澄清劑；將花崗石廢料、輔助原料及助熔澄清劑投入混料機或攪拌容器充分混合，加入原材料總重量2. 0-6. 0%的水，攪拌5.0-15. Omin混合均勻，形成基礎(chǔ)玻璃配合料； (2)熔化基礎(chǔ)玻璃配合料由輸送帶或單元料罐送入熔窯中，熔化溫度控制在1400-1560°C范圍內(nèi)，優(yōu)選1470-1520°C范圍內(nèi)，配合料熔化I. 0-10. 0h，優(yōu)選2. 0-8. 0h，均化、澄清制成合格的玻璃液。
(3)成型澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1100-1200°C，玻璃液通過對輥壓延機壓制成形玻璃板；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1250-1350°C，玻璃液澆注到經(jīng)預(yù)熱的模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1300-1350°C，經(jīng)過流料口進入循環(huán)水槽中，水淬成不同粒徑的基礎(chǔ)玻璃粒料，干燥、分級后待裝模使用；或澄清的玻璃液經(jīng)流液洞進入熔窯工作部，溫度降至1100-1200°C，玻璃液通過對輥壓延機壓制成形玻璃板，然后將基礎(chǔ)玻璃板破碎成尺寸大小不同的玻璃碎塊料； (4)晶化成形的玻璃板或塊進入晶化窯，首先進入基礎(chǔ)玻璃板退火溫區(qū)，在該溫區(qū)內(nèi)400-650°C退火2. 0-8. Oh,然后進入晶化溫區(qū)，在該溫區(qū)內(nèi)650_950°C晶化I. 0-9. Oh,最后進入微晶玻璃板退火溫區(qū)，在該溫區(qū)內(nèi)25-600°C退火2. 0-8. Oh ;基礎(chǔ)玻璃粒料按照不同的粒度分層裝模后送入梭式窯，以5-20°C /min的速度升溫至1050-1180°C保溫0-2. 5h攤平表面，然后以3-15°C /min的速度降至600-950°C保溫I. 0-4. Oh晶化處理，最后再以2-10°C /min的速度降溫在200_700°C保溫I. 0-8. Oh退火，制成微晶玻璃毛坯板； (5)加工微晶玻璃毛坯板出爐之后，對其進行定厚、粗磨、細拋，切割、倒棱，得到不同規(guī)格尺寸和光澤度的微晶玻璃成品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)的熔制過程中的基礎(chǔ)玻璃配合料由輸送帶或單元料罐送入熔窯中，熔化溫度控制在1470-1520°C，配合料熔化2.0-8. 0h，均化、澄清制成合格的玻璃液。
全文摘要
一種利用花崗石廢料制備的高強耐磨工程微晶玻璃及其制備方法，微晶玻璃以花崗石廢料為主要原料，以硅石或石英砂(SiO2)、螢石(CaF2)、石灰石或方解石(CaCO3)、氧化鋅(ZnO)、碳酸鉀(K2CO3)等為輔助原料，其中花崗石廢料在微晶玻璃原材料中摻量是10.0-55.0wt.%。其制備方法是將花崗石廢料粉碎與其它原料在混料機中混合均勻得到基礎(chǔ)配合料，經(jīng)池窯高溫熔化成合格的玻璃液，玻璃液通過壓延、澆注或水淬形成基礎(chǔ)玻璃板(或粒料)，基礎(chǔ)玻璃板(或粒料)經(jīng)晶化熱處理，得到微晶玻璃。該種微晶玻璃的密度2.5-2.8g/cm3，抗折強度30.0-103.5MPa，抗壓強度70.0-903.0MPa，莫氏硬度5-8，耐磨性0.063-0.15g/cm2，強度高、韌性好、耐磨耐腐蝕性強，可切削加工性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建筑裝飾、石油等領(lǐng)域。
文檔編號C03C10/04GK102942303SQ20121042255
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者曹建尉, 王志, 公旭中 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所