花崗巖尾礦微晶玻璃浮法制備工藝及其專用錫槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種花崗巖尾礦微晶玻璃浮法制備工藝及其專用錫槽，該花崗巖尾礦微晶玻璃由以下重量百分含量的成分組成：CaO5%～10%，MgO5%～10%，Al2O320%～30%，SiO240%～50%，Na2O2%～5%，K2O2%～5%，TiO22%～5%，ZrO20.5%~1%，BaCO30.5%~1.5%，該組成下配料料性能夠滿足浮法工藝的要求；浮法制備工藝步驟包括制備配合料、熔化、晶化和退火；本發(fā)明還公開了一種浮法工藝制備微晶玻璃專用錫槽，該錫槽有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和特定的溫度分布。本發(fā)明微晶玻璃的制備以花崗巖尾礦為主要原料，解決了如何處理工業(yè)廢棄物的難題，消除了工業(yè)廢渣對環(huán)境的污染；本發(fā)明與傳統(tǒng)的燒結(jié)法和壓延法相比，浮法制備礦渣微晶玻璃連續(xù)生產(chǎn)能力強，而且不需要后端的磨拋工序，明顯的降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】花崗巖尾礦微晶玻璃浮法制備工藝及其專用錫槽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微晶玻璃及其制備工藝，具體為以花崗巖尾礦為主要原料采用浮法工藝制備微晶玻璃的方法及其專用錫槽，屬于工業(yè)廢棄物的綜合利用。
【背景技術(shù)】
[0002]微晶玻璃是以特定組成的玻璃為基礎(chǔ)，經(jīng)過加熱處理而得到的既含有玻璃相又含有晶相的材料。其中的熱處理過程稱為晶化過程，微晶玻璃強度和硬度較高，熱膨脹系數(shù)又很小，應(yīng)用前景非常廣泛。
[0003]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對煤、稀土的需求越來越大，其產(chǎn)量日益增加，隨之而來的是稀選尾礦、煤矸石等工業(yè)廢棄物不斷增加。這些廢棄物不僅占用大量土地，而且對周邊的水資源和土壤造成嚴重污染。利用廢礦渣作為原料生產(chǎn)的微晶玻璃板材，色澤純凈質(zhì)感似圓潤，成為建筑裝飾的優(yōu)選材料。使用花崗巖為主要原料制備的微晶玻璃是礦渣微晶玻璃的一種，礦渣微晶玻璃利用了大量的尾礦或工業(yè)廢渣作為原料，其生產(chǎn)相對節(jié)約資源，而且解決了如何處理工業(yè)廢棄物的難題，是替代天然石材和部分瓷制磚的最佳選擇。
[0004]通常礦渣微晶玻璃的生產(chǎn)工藝主要有燒結(jié)法和壓延法兩種。燒結(jié)法是先將熔制的玻璃液冷淬成碎玻璃，然后再放到模具中進行晶化和退火處理，這種方法產(chǎn)品的成品率低而且需要兩個高溫過程(玻璃熔制、微晶化處理)，生產(chǎn)能耗大、成本高；壓延法是用對輥將熔制的玻璃液在一定溫度下壓制成玻璃板后再進行晶化和退火，壓延法連續(xù)生產(chǎn)能力較高，但是和燒結(jié)法同樣存在著晶化后產(chǎn)品形變大，后期加工成本高的缺點。隨后，有報道采用浮法工藝制備礦渣微晶玻璃，但是現(xiàn)有浮法工藝與礦渣微晶玻璃的特性不能匹配，比如礦渣微晶玻璃的料性很 短，在錫槽內(nèi)核化的難度大；微晶玻璃的析晶難以控制，很容易在錫槽前段結(jié)團。因此，至今未見有浮法礦渣微晶玻璃的實際生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)在礦渣微晶玻璃特性，提供一種節(jié)能、環(huán)保、高效率、低成本的花崗巖尾礦微晶玻璃浮法制備工藝及用于微晶玻璃板核化和晶化的錫槽，克服礦渣微晶玻璃與浮法工藝匹配性差的缺陷，且能夠?qū)崿F(xiàn)在有限長度的錫槽內(nèi)完成礦渣微晶玻璃的核化和晶化。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種花崗巖尾礦微晶玻璃，其包括以下重量百分含量的成分:CaO 5%~10%，Mg0 5%~10%，A1203 20%~30%，Si02 40%~50%, Na2O 2% ~5%，K2O 2% ~5%，TiO 22% ~5%，ZrO20.5%~1%，BaCO3 0.5%~1.5%。
[0007]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化，所述花崗巖尾礦微晶玻璃包括以下重量百分含量的成分:CaO 6% ~8%，Mg0 7% ~9%，Al2O3 25% ~28%，SiO2 45% ~48%，Na2O 3% ~4%，K20 3% ~4%, TiO2 3% ~4%, ZrO20.5%~1%，BaCO3 0.5%~1.5%。
[0008]進一步的，符合以上兩種組成的微晶玻璃在1300°C時粘度為250~380 P, 1150°C時粘度為2000-3000 P，且該組成微晶玻璃的粘度隨溫度變化不明顯，符合浮法生產(chǎn)工藝要求。
[0009]本發(fā)明還提供了一種花崗巖尾礦微晶玻璃的浮法制備工藝，其主要原料為花崗巖尾礦、重鈣粉、菱鎂礦、鈉長石，其中SiO2由花崗巖尾礦引入，MgO由菱鎂礦引入，CaO由重鈣粉引入，Al2O3由鈉長石引入，其他組分為化工原料引入。
[0010]進一步的，所述花崗巖尾礦微晶玻璃的浮法制備工藝，其包括以下步驟:
1)配料:選取以上礦物原料，對其進行粉碎、篩分、除鐵處理，控制花崗巖尾礦目粒度大于40目，在50-80目范圍內(nèi)所占比例不低于80%，其他礦物原料的粒徑控制同電熔窯玻璃原料相同，通過以上處理后制得相應(yīng)的粉料，然后按照重量比稱取，混合后制成玻璃配合料，為防止后期玻璃液與錫槽中的錫液反應(yīng)，必須用電磁鐵對原料進行除鐵處理，控制配合料中的Fe含量低于0.03% ；
2)將配合料投到電熔窯中進行熔化，熔化溫度為1500°C~1600°C，熔化時間控制3~4h，然后在熔窯的冷卻部和料道中的澄清池完成玻璃液的均化和澄清，控制料道末端的溫度為Iioo0C ^12000C，得到成分均一，無可見氣泡的的合格玻璃液，所述料道末端為連接料道和錫槽的部位；
3)將步驟2)得到的玻璃液通過唇磚引到對應(yīng)微晶玻璃的錫槽中，完成玻璃的核化和晶化；其中控制核化溫度為65(T680°C，晶化溫度為84(T860°C ；
4)對玻璃板進行退火，然后切裁。
[0011]本發(fā)明還提供了一種花崗巖尾礦微晶玻璃的浮法制備工藝中微晶玻璃核化和晶化專用的錫槽，其包括槽體、拉邊機、保護氣系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)；所述槽體由耐火材料和鋼制外殼組成，所述槽體的溫度區(qū)域進行了重新設(shè)計，分為攤平區(qū)、急冷區(qū)、核化區(qū)、升溫區(qū)、晶化區(qū)和固化冷卻區(qū)，所述攤平區(qū)長度控制為800mm，急冷區(qū)長度控制為1700mm，核化區(qū)長度控制為2500mm，升溫區(qū)長度控 制為1500mm，晶化區(qū)長度控制為1500mm，固化冷卻區(qū)長度控制為2000_，用以完成微晶玻璃的核化和晶化。
[0012]進一步的，所述錫液直接與槽體中的槽底磚接觸。
[0013]進一步的，所述拉邊機是使用外力將玻璃液減薄的機械設(shè)備，同現(xiàn)在浮法玻璃生產(chǎn)上所使用的拉邊機設(shè)計相同，比例可按錫槽規(guī)格同比例縮小，用于節(jié)流、拉薄、積厚和控制原板走向。
[0014]進一步的，所述保護氣系統(tǒng)包括氮氣管路、氫氣管路和接入系統(tǒng)，其中槽體溫度最高的攤平區(qū)域，控制其保護氣體積組成為H2:7%，N2:92%, CH4:1%，錫槽末端固化冷卻區(qū)，控制其保護氣體積組成為H2:7%，N2:92.7%，SO2:0.3%，控制其他部分的保護氣體積組成為H2:3%, N2:97%。
[0015]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化，所述槽體為窄流槽設(shè)計，錫槽后半部分玻璃板直接覆蓋錫液的寬度設(shè)為I米，大大節(jié)省了錫液用量。
[0016]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化，由于該錫槽長度為常規(guī)錫槽的2~3倍，所以該錫槽重新在不同的部位設(shè)計了分割擋墻和窯坎，控制錫液對流，不致使玻璃因錫液對流而產(chǎn)生缺陷。
[0017]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化，所述攤平區(qū)加熱元件優(yōu)選SiC為加熱體。
[0018]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
(I)本發(fā)明微晶玻璃的制備選用大量花崗巖尾礦作為主要原料，其生產(chǎn)相對節(jié)約資源，而且解決了如何處理工業(yè)廢棄物的難題，變廢為寶，消除了工業(yè)廢渣對環(huán)境的污染；
(2)本發(fā)明微晶玻璃的生產(chǎn)原料以尾礦廢渣替代天然石材、黏土礦產(chǎn)資源和部分瓷制磚，避免了礦山開采所造成的環(huán)境、生態(tài)破壞；
(3)本發(fā)明花崗巖尾礦微晶玻璃的生產(chǎn)采用浮法制備工藝，其成品率在95%以上，而現(xiàn)在的壓延工藝成品率為85%~93%，燒結(jié)法生產(chǎn)工藝成品率僅為65%~80%，且采用浮法工藝還有利于提聞生廣規(guī)豐旲;
(4)采用壓延生產(chǎn)工藝需要在生產(chǎn)處的板材上磨削f3mm，而本發(fā)明花崗巖尾礦微晶玻璃的生產(chǎn)采用浮法制備工藝制備的微晶玻璃板表面平整度高，不需要后期的磨拋加工，節(jié)省了大量的成本，提高了生產(chǎn)效率；
(5)本發(fā)明還提供了微晶玻璃浮法制備工藝專用錫槽，對錫槽不同部位重新設(shè)計分割擋墻和窯坎，且對錫槽的溫度分布進行了重新設(shè)計，易于有效完成微晶玻璃的核化和晶化；且該槽體為窄流槽設(shè)計，有效寬度為I米，大大節(jié)省了錫液用量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明錫槽的溫度區(qū)域劃分示意圖(俯視圖)；
圖2是本發(fā)明的錫槽的左視圖。
[0020]在附圖中:1攤平區(qū)、2急冷區(qū)、3核化區(qū)、4升溫區(qū)、5晶化區(qū)、6固化冷卻區(qū)、7窯坎、8保護氣系統(tǒng)、9槽體。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體`實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0022]實施例1:
(1)礦渣微晶玻璃配方選擇如下(wt%):
花崗石 46%、菱鎂礦 14%、鈉長石 28.5%、重鈣粉 7.5%,BaCO3 0.5%,TiO2 2.5%, ZrO2 1% ；
(2)按照組成配方，先對各原料進行粉碎、篩分、除鐵處理，控制花崗巖尾礦目粒度大于40目，在50-80目范圍內(nèi)所占比例不低于80%，其他礦物原料的粒徑控制同電熔窯玻璃原料相同；然后稱取相應(yīng)的礦物原料，混合后制成玻璃配合料，控制配合料中Fe含量低于
0.03% ；
(3)將配合料投到電熔窯中進行熔化，熔化溫度為1550°C，熔化時間3h，然后進行均化和澄清，控制料道中段溫度為1300°C，料道末端的溫度為1150°C，得到成分均一，無可見氣泡的的合格玻璃液；該玻璃液在1300°C時，粘度為324 P，在溫度1150°C時為2406 P，料性符合浮法工藝的要求；
(4)玻璃液通過唇磚引到適合礦渣微晶玻璃的錫槽中，所述錫槽結(jié)構(gòu)及溫度區(qū)域劃分示意如圖1、圖2所示，攤平區(qū)溫度控制在1180°C，在錫槽內(nèi)完成玻璃的核化和晶化，玻璃的核化溫度為664°C，晶化溫度為840°C ；
(5)對玻璃板進行退火，制得的板厚為7.4mm的微晶玻璃板，其表面平整，在一平方米內(nèi)厚度偏差僅為0.4mm，不需要磨拋。
[0023]實施例2:
(I)礦渣微晶玻璃配方選擇如下(wt%):花崗石 48.7%、菱鎂礦 14%、鈉長石 26.5%、重鈣粉 6.5%,BaCO3 0.5%, TiO2 3%,ZrO2 0.8%
(2)按照組成配方，先對各原料進行粉碎、篩分、除鐵處理，控制花崗巖尾礦目粒度大于40目，在50-80目范圍內(nèi)所占比例不低于80%，其他礦物原料的粒徑控制同電熔窯玻璃原料相同；然后稱取相應(yīng)的礦物原料，混合后制成玻璃配合料，控制配合料中Fe含量低于0.03% ；
(3)將配合料投到電熔窯中進行熔化，熔化溫度為1580°C，熔化時間3.5h，然后進行均化和澄清，控制料道中段溫度為1300°C，料道末端的溫度為1180°C，得到成分均一，無可見氣泡的的合格玻璃液；該玻璃液在1300°C時，粘度為278 P，在溫度1150°C時為2900 P，料性符合浮法工藝的要求；
(4)玻璃液通過唇磚引到適合礦渣微晶玻璃的錫槽中，所述錫槽結(jié)構(gòu)及溫度區(qū)域劃分示意如圖1、圖2所示，攤平區(qū)溫度控制在1150°C，在錫槽內(nèi)完成玻璃的核化和晶化，玻璃的核化溫度為680°C，晶化溫度為857°C ；
(5)對玻璃板進行退火，制得的板厚為7.5mm的微晶玻璃板，其表面平整，在一平方米內(nèi)厚度偏差僅為0.5mm，不需要磨拋。
[0024]實施例3:
(1)礦渣微晶玻璃配方選擇如下(wt%):
花崗石 51.4%、菱鎂礦 13%、鈉長石 24.5%、重鈣粉 7.5%、BaCO3 0.5%、TiO2 2.5%、ZrO2
0.6% ；
(2)按照組成配方，先對各原料進行粉碎、篩分、除鐵處理，控制花崗巖尾礦目粒度大于40目，在50-80目范圍內(nèi)所占比例不低于80%，其他礦物原料的粒徑控制同電熔窯玻璃原料相同；然后稱取相應(yīng)的礦物原料，混合后制成玻璃配合料，控制配合料中Fe含量低于
0.03% ；
(3)將配合料投到電熔窯中進行熔化，熔化溫度為1500°C，熔化時間4h，然后進行均化和澄清，控制料道中段溫度為1300°C，料道末端的溫度為1160°C，得到成分均一，無可見氣泡的的合格玻璃液；該玻璃液在1300°C時，粘度為270P，在溫度1150°C時為2700 P，料性符合浮法工藝的要求；
(4)玻璃液通過唇磚引到適合礦渣微晶玻璃的錫槽中，所述錫槽結(jié)構(gòu)及溫度區(qū)域劃分示意如圖1、圖2所示，攤平區(qū)溫度控制在1170°C，在錫槽內(nèi)完成玻璃的成型和晶化，玻璃的核化溫度為676°C，晶化溫度為850°C ；
(5)對玻璃板進行退火，制得的板厚為7.6mm的微晶玻璃板，其表面平整，在一平方米內(nèi)厚度偏差僅為0.4mm，不需要磨拋。
[0025]以上所述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而并非本發(fā)明可行實施的窮舉。對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應(yīng)當被認為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種花崗巖尾礦微晶玻璃，其特征在于:包括以下重量百分含量的成分:CaO 5%~10%, MgO 5% ~10%，Al2O3 20% ~30%，SiO2 40% ~50%，Na2O 2% ~5%，K2O 2% ~5%，TiO22% ~5%，ZrO20.5%~1%，BaCO3 0.5%~1.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種花崗巖尾礦微晶玻璃，其特征在于:包括以下重量百分含量的成分:CaO 6% ~8%，Mg0 7% ~9%，Al2O3 25% ~28%，SiO2 45% ~48%，Na2O 3% ~4%，K2O 3% ~4%, TiO2 3% ~4%, ZrO20.5%~1%，BaCO3 0.5%~1.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種花崗巖尾礦微晶玻璃，其特征在于:所述微晶玻璃在1300°C時粘度為250~380 P, 1150°C時粘度為2000~3000 P。
4.一種如權(quán)利要求1或2所述的花崗巖尾礦微晶玻璃的浮法制備工藝，其特征在于:SiO2由花崗巖尾礦引入，CaO由重鈣粉引入，MgO由菱鎂礦引入，Al2O3由鈉長石引入，其他組分為化工原料引入。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的花崗巖尾礦微晶玻璃的浮法制備工藝，其特征在于:包括以下步驟， 1)配料:稱取原料，對其進行粉碎、篩分、除鐵處理，控制花崗巖尾礦目粒度大于40目，在50-80目范圍內(nèi)所占比例不低于80%，其他礦物原料的粒徑控制同電熔窯玻璃原料相同，通過以上處理后制得相應(yīng)的粉料， 然后按照重量比稱取，混合后制成玻璃配合料，控制配合料中Fe含量低于0.03% ； 2)將配合料投到電熔窯中進行熔化，熔化溫度為1500°C~1600°C，熔化時間控制3~4h，然后在熔窯的冷卻部和料道中的澄清池完成玻璃液的均化和澄清，控制料道末端的溫度為Iioo0C~1200°c，得到成分均一，無可見氣泡的的合格玻璃液； 3)將步驟2)得到的玻璃液通過唇磚引到對應(yīng)微晶玻璃的錫槽中，完成玻璃的核化和晶化，其中控制核化溫度為650~680°C，晶化溫度為840~860°C ； 4)對玻璃板進行退火，然后切裁。
6.一種如權(quán)利要求5所述的花崗巖尾礦微晶玻璃的浮法制備工藝中微晶玻璃核化和晶化專用的錫槽，其特征在于:所述錫槽包括槽體、拉邊機、保護氣系統(tǒng)以及加熱系統(tǒng)，所述槽體內(nèi)部溫度區(qū)域由分割墻劃分為攤平區(qū)、急冷區(qū)、核化區(qū)、升溫區(qū)、晶化區(qū)和固化冷卻區(qū)，所述攤平區(qū)長度控制為800mm,急冷區(qū)長度控制為1700mm,核化區(qū)長度控制為2500mm,升溫區(qū)長度控制為1500mm，晶化區(qū)長度控制為1500mm，固化冷卻區(qū)長度控制為2000mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微晶玻璃核化和晶化專用的錫槽，其特征在于:所述保護氣系統(tǒng)包括氮氣管路、氫氣管路和接入系統(tǒng)，所述攤平區(qū)保護氣體積組成為H2:7%，N2:92%,CH4:1%，所述固化冷卻區(qū)保護氣體積組成為H2:7%，N2:92.7%，SO2:0.3%，所述急冷區(qū)、核化區(qū)、升溫區(qū)及晶化區(qū)保護氣體積組成為H2:3%，N2:97%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的微晶玻璃核化和晶化專用的錫槽，其特征在于:所述槽體為窄流槽設(shè)計，槽體內(nèi)玻璃板覆蓋錫液的寬度設(shè)為I米。
【文檔編號】C03C10/00GK103771712SQ201310734955
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】程金樹, 劉楷, 樓賢春, 潘清濤, 王文田, 淮旭光, 欒曉波 申請人:河北省沙河玻璃技術(shù)研究院