本發(fā)明涉及建筑材料和光學(xué)材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種鐵鎳合金水淬渣玻璃陶瓷的制備方法、通過(guò)其獲得的產(chǎn)品及該產(chǎn)品的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鐵鎳合金水淬渣是拜耳法赤泥和紅土鎳礦通過(guò)碳熱還原制備鐵鎳合金時(shí)產(chǎn)生的爐渣，經(jīng)水淬后得到的物質(zhì)。

在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中，拋棄大量的紅褐色強(qiáng)堿性廢料，該廢料中由于富含氧化鐵而呈現(xiàn)紅色，因此稱(chēng)之為赤泥。每生產(chǎn)1噸氧化鋁，大約產(chǎn)生0.8-2.0噸赤泥。處理拜耳法赤泥的方法大都采用在堆場(chǎng)堆放、筑壩濕法堆存或赤泥干燥脫水后干法堆存。赤泥堿含量較高，滲濾到周?chē)w后對(duì)環(huán)境、水源造成污染。此外，曬干的赤泥形成的粉塵到處飛揚(yáng)，破壞生態(tài)環(huán)境，造成環(huán)境污染。赤泥的大量堆存，既占用土地，浪費(fèi)資源，又易造成環(huán)境污染和安全隱患。

鑒于此，國(guó)內(nèi)外正在進(jìn)行許多赤泥綜合利用的新技術(shù)開(kāi)發(fā)，其中包括一些利用赤泥制備玻璃陶瓷或微晶玻璃的技術(shù)。

微晶玻璃制備技術(shù)主要有熔融法、燒結(jié)法、溶膠凝膠法和混合燒結(jié)法等，其中熔融法和燒結(jié)法尤為常見(jiàn)，多在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。玻璃陶瓷就是用熔融法制備出來(lái)的。它的工藝流程為：工藝流程為配料→熔化→澆鑄成型→熱處理析晶，析晶方式為整體析晶。為了能從玻璃中析出晶體，對(duì)母相玻璃的組成有嚴(yán)格的要求，一般要加入形核劑。熔融法的最大特點(diǎn)是可以用壓延、壓制、吹制拉制和澆注等玻璃成型工藝來(lái)制作成品。目前用這種工藝制備的玻璃陶瓷有：硅酸鹽類(lèi)玻璃陶瓷，鋁硅酸鹽類(lèi)玻璃陶瓷，磷酸鹽類(lèi)玻璃陶瓷，氟硅酸鹽類(lèi)玻璃陶瓷等。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103395991a涉及的一種微晶玻璃建材裝飾材料。主要原料是赤泥、螢石、石英砂與菱鎂石，按照一定的配比，通過(guò)高溫熔化、 均化、澄清，澆注或壓制成型，再通過(guò)退火處理而得到微晶玻璃建材裝飾材料；各種原料配比：赤泥80-85％，螢石2-1％，菱鎂石8-12％，石英砂10-15％；將各種原料按照重量百分比稱(chēng)重，添加2％的水，混合均勻；將混合好的配料放到玻璃窯爐中，通過(guò)1420℃高溫熔化，均化，澄清；將熔化好的玻璃液注入模型中，進(jìn)行壓制成型；將壓制成型的玻璃制品放入玻璃退火爐內(nèi)，退火溫度為560℃；退火時(shí)間30分鐘，得到制品。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103304141a涉及的一種利用鋼渣和赤泥復(fù)合制備的玻璃陶瓷及其制備方法，鋼渣30～65份、赤泥20～60份、河沙5～15份。其制備方法為：將鋼渣、赤泥與河沙均勻混合，采用高溫熔融法制備基礎(chǔ)玻璃，再由基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行熱處理得到玻璃陶瓷。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn102838280a涉及的一種利用赤泥和廢玻璃制備泡沫玻璃陶瓷的方法。先將赤泥和廢玻璃混合經(jīng)球磨得到粉體配合料，再經(jīng)發(fā)泡、退火處理得到泡沫玻璃陶瓷；所用的赤泥為制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103342465a涉及的一種利用赤泥和粉煤灰復(fù)合制備的玻璃陶瓷及其制備方法。將質(zhì)量百分含量為10-70％的赤泥、20-70％的粉煤灰與5-25％的添加劑均勻混合，采用高溫熔融法制備基礎(chǔ)玻璃，再由基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行熱處理得到玻璃陶瓷。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103922599a涉及的一種利用赤泥、粉煤灰和鈦渣復(fù)合制備的玻璃陶瓷及其制備方法。將25-70％的赤泥，23-70％的粉煤灰，1-10％的鈦渣，0-10％的助溶劑，經(jīng)配料、混合、熔制、成型、核化晶化、冷加工而成微晶玻璃。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103373815a涉及一種拜耳法赤泥多孔微晶玻璃及其制備方法，它以拜耳法赤泥為主要原料加工生產(chǎn)的多孔微晶玻璃，其原料按照重量百分比，它包括成孔劑2-7％，質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％聚乙烯醇水溶液3～15％，余量為以拜耳法赤泥為主要原料加工生產(chǎn)的多孔微晶玻璃。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103922585a涉及一種用氧化鋁赤泥生產(chǎn)多色微晶玻璃粒料的方法。包括：將原料混合后加入到1500-1600℃的玻璃爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)10-15小時(shí)熔化成黃綠色玻璃液，溫度保持在1300-1400℃，向黃綠色玻璃液中每分鐘加入氧化鎳0.5-2重量份或氧化鈷0.1-0.5重量份或氧化鉻 1-2重量份，攪拌，黃綠色玻璃液著色為灰色玻璃液或黑色玻璃液或墨綠色玻璃液，灰色玻璃液或黑色玻璃液或墨綠色玻璃液流入到水池中，急冷炸裂，篩分出3mm以下的微晶玻璃顆粒，微晶玻璃顆粒烘干后，得到灰色微晶玻璃粒料或黑色微晶玻璃粒料或墨綠色微晶玻璃粒料。

由上述專(zhuān)利所述可知，上述專(zhuān)利的技術(shù)都是直接使用未經(jīng)任何有價(jià)元素提取的赤泥，一方面赤泥中的fe等有價(jià)金屬?zèng)]有得更充分的利用；另一方面，由于赤泥中存在大量的fe等過(guò)度族金屬元素，使得玻璃陶瓷的成色性能較差，顏色很難調(diào)整，或者赤泥的摻入量較少，達(dá)不到充分利用赤泥的目的。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn104193171a涉及的一種硅錳合金渣微晶玻璃及其制備方法。由重量百分比為55-65％：35-45％的硅錳合金渣和輔助原料制備而成，將硅錳合金渣烘干、粉碎、過(guò)篩后與輔助原料混合均勻得基礎(chǔ)配合料，在1400～1650℃溫度內(nèi)熔融，澄清、均化得合格玻璃液；然后將澄清、均化的玻璃液成型或冷卻破碎(水淬)形成基礎(chǔ)玻璃板或塊(粒)料；最后，基礎(chǔ)玻璃板經(jīng)晶化熱處理得到硅錳合金渣微晶玻璃，塊(粒)料裝入模具經(jīng)燒結(jié)、晶化熱處理得硅錳合金渣微晶玻璃。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn104140207a涉及了一種工業(yè)廢渣再利用型玻璃陶瓷，其特征在于，包括下列重量份數(shù)的物質(zhì)：鋼渣10-80份，石渣35-70份，鎂1.8-6.4份，聚乙烯醇15-36份，羥基磷灰石1-29份，氟硅酸鈉1.8-13.8份，偉晶花崗巖3-11份，氧化鐵11.5-27份，硅50.9-67.9份，鋁11.73-15.73份，疏水改性的納米級(jí)氧化硅1-7.5份，葉蠟石11-40份，高嶺石0-37份。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103553333a涉及了一種富鐵鎳渣微晶玻璃：由鎳渣90.27±0.02wt％，kno32.11±0.01wt％，sb2o37.62±0.01wt％組成。該發(fā)明還提供了上述富鐵鎳渣微晶玻璃的制備方法，該方法無(wú)需將鎳渣進(jìn)行還原除鐵，只需外加一定量的氧化劑和澄清劑進(jìn)行高溫熔融即可得到基礎(chǔ)玻璃。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn101648774涉及了錳鐵渣微晶玻璃及其制備方法。是用錳鐵渣(30～50％)、廢碎玻璃(10～30％)粉料配合料(20～40％)，經(jīng)原料粉碎、配料、混合、熔制、成型、退火、核化晶化、冷加工而成。產(chǎn)品主要成分為：sio2(50～57％)，fe2o3(0.1～1.0％)，al2o3(3～5％)，cao(20～ 26％)，mgo(8～11％)，mno2(3.2～5.0％)，na2o(4～7％)。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn104556702a涉及了一種利用冶金渣制備高堿度微晶玻璃的方法，冶金渣包括鋼鐵冶金渣和有色冶金渣等，主要化學(xué)組成為cao、sio2、al2o3、mgo、fe2o3、mno等。本發(fā)明在制備基礎(chǔ)玻璃過(guò)程中，通過(guò)在冶金渣中添加配料，將其二元堿度質(zhì)量比控制在0.6-0.9的較高水平，同時(shí)al2o3質(zhì)量百分含量控制在8-18％，tfe百分含量控制在小于9％；后續(xù)采用一步法熱處理制度將基礎(chǔ)玻璃制備為高堿度微晶玻璃。

以上專(zhuān)利申請(qǐng)均涉及到各類(lèi)冶金渣由于制備微晶玻璃或玻璃陶瓷的技術(shù)，但這些利用冶金渣的專(zhuān)利中的冶金渣并不包含赤泥和紅土鎳礦為原料生產(chǎn)鎳鐵合金后副產(chǎn)的水淬渣；同時(shí)，由于上述冶金渣本身的化學(xué)組分限制，導(dǎo)致微晶玻璃制品的顏色相對(duì)固定，難以調(diào)整產(chǎn)品的顏色和透明度。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn1654390涉及的一種裝飾用顏色微晶玻璃配方及生產(chǎn)工藝。它含有下列化學(xué)組分(重量百分比)：55-62％的sio2、5-9％的al2o3、12-20％的cao、0-4％的mgo、3-8％的r2o、1-5％的bao、3-9％的zno、0-2％的b2o3、0-1％的sb2o3、0-4％的li2o、著色劑適量，上述r2o中的r代表na或k。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103964689a涉及的一種顏色和性能可調(diào)的新型牙齒微晶玻璃及其制備方法。它是由玻璃基質(zhì)相同的硅灰石微晶玻璃熔塊粉末和磷灰石微晶玻璃熔塊粉末混合，然后再與黃色色料混合、燒結(jié)而來(lái)的。本發(fā)明如果需要改變材料的顏色和性能，在無(wú)需重新制備微晶玻璃熔塊和黃色色料的前提下，通過(guò)改變混合粉末中熔塊與色料之間的混合比例，就可制備出不同顏色和性能的微晶玻璃。

專(zhuān)利申請(qǐng)cn103951190a涉及的一種熔塊+色料復(fù)合的顏色梯度變化的牙齒微晶玻璃。它通過(guò)分別熔制白色微晶玻璃熔塊和黃色色料，然后在成型模具上先鋪設(shè)白色微晶玻璃熔塊粉末，再在上面依次鋪設(shè)多組混合熔塊粉末，鋪設(shè)多組混合熔塊粉末時(shí)，按照黃色色料比例由少到多的原則進(jìn)行，最后在晶化爐內(nèi)燒結(jié)處理即可。

上述三種涉及微晶玻璃顏色調(diào)整的技術(shù)，其共性是通過(guò)加入色料或著色劑來(lái)對(duì)微晶玻璃制品的顏色進(jìn)行調(diào)整，這是一種傳統(tǒng)的顏色調(diào)整方法。

通過(guò)以上技術(shù)分析可見(jiàn)，一種將赤泥中的鐵及其有價(jià)金屬通過(guò)還原提 出后，在利用其廢渣制備微晶玻璃制品，并且在未加入任何色料或著色劑，達(dá)到調(diào)整微晶玻璃顏色和透明度的技術(shù)方法尚未涉及。

本申請(qǐng)發(fā)明人的申請(qǐng)cn104178624a是一種涉及利用赤泥和紅土鎳礦生產(chǎn)鐵鎳合金的技術(shù)。采用該方法生產(chǎn)1kg鐵鎳合金水淬渣最多可以消耗1.5kg赤泥，但該方法在生產(chǎn)鎳鐵合金的同時(shí)，副產(chǎn)一種工業(yè)廢渣，廢渣的產(chǎn)出量可達(dá)到50％-73％。通過(guò)其中的方法有望大幅度提高赤泥的利用附加值；同時(shí)在該制備鐵鎳合金的過(guò)程中，除了獲得所需的鐵鎳合金之外，從礦熱爐的渣口還排出大量的爐渣。如果能更加有效地利用上述制備鐵鎳合金過(guò)程中所產(chǎn)生的爐渣，不僅能夠進(jìn)一步提高赤泥的利用附加值，而且還能夠減少爐渣的排放，同時(shí)進(jìn)一步減少資源浪費(fèi)并實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，從而使之具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義，符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于在利用赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金過(guò)程中從礦熱爐的渣口排出的爐渣經(jīng)過(guò)水淬處理(由于是急冷，爐渣渣子崩裂成為小顆粒渣子)即可獲得水淬渣的事實(shí)，本發(fā)明的目的是提供一種利用此水淬渣來(lái)制備顏色可調(diào)玻璃陶瓷的方法。

為此，本發(fā)明涉及一種無(wú)色陶瓷底料，將該底料與鐵鎳合金水淬渣混合作為微晶玻璃的原料，通過(guò)改變?cè)摰琢吓c鐵鎳合金渣之間的混合比例，無(wú)須任何色料，能夠制備出無(wú)色及各種透明或不透明顏色的玻璃陶瓷。

在一方面，本發(fā)明提供一種利用鐵鎳合金水淬渣制備顏色可調(diào)的玻璃陶瓷的方法，所述方法包括：

通過(guò)混合含sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的粉末原料來(lái)制備無(wú)色玻璃陶瓷底料；

通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣來(lái)制備所述鐵鎳合金水淬渣；

將所述玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣混合并研磨，然后將所得到的混合物加熱熔融并在1300-1400℃保溫，得到玻璃陶瓷熔體；

將所述玻璃陶瓷熔體澆鑄到預(yù)熱至300-550℃的溫度的模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將所述玻璃陶瓷前體在500-650℃下退火，之后在700-900℃進(jìn)行第一次熱處理以使其成核，接著在800-1100℃進(jìn)行第二次熱處理以使其晶化，從而得到所需的玻璃陶瓷。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述顏色可調(diào)的玻璃陶瓷底料的組成為：20-40質(zhì)量％sio2，15-35質(zhì)量％al2o3，10-30質(zhì)量％cao，10-20質(zhì)量％p2o5和10-20質(zhì)量％caf2。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述含sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的粉末原料選自天然或合成的石英、鋁土礦、石灰石、硅酸鈣、鋁酸鈣、高嶺石、磷酸鈣、磷礦石、螢石和硅鋁酸鈣中的一種或多種。所述玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣的以在1∶10-10∶1范圍內(nèi)的質(zhì)量比進(jìn)行混合。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣在混合后通過(guò)球磨機(jī)研磨至200目以上。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將所述保溫的時(shí)間為0.5-5小時(shí)。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述退火的時(shí)間為1-5小時(shí)。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第一次熱處理的時(shí)間為0.5-5小時(shí)，并且所述第二次熱處理的時(shí)間為0.5-5小時(shí)。

在另一方面，本發(fā)明提供一種通過(guò)上述方法制備的顏色可調(diào)的玻璃陶瓷，所述玻璃陶瓷的透明度是可調(diào)的。

在另一方面，本發(fā)明提供上述顏色可調(diào)的玻璃陶瓷用作建筑裝飾材料、工藝品和光學(xué)材料的應(yīng)用。

本發(fā)明利用赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金過(guò)程中得到的鐵鎳合金水淬渣和適當(dāng)?shù)牟Ａ沾傻琢献鳛樵?，通過(guò)調(diào)整組分及其組成以及熱處理?xiàng)l件，制備得到可用作建筑裝飾材料和光學(xué)材料的玻璃陶瓷。通過(guò)本發(fā)明方法獲得的玻璃陶瓷結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高、耐磨、耐腐、耐風(fēng)化，同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高、耐磨、耐腐、耐風(fēng)化、外觀上花紋清晰、出成色均勻等優(yōu)異性能。通過(guò)本發(fā)明方法能夠制備出高性能、高附加值、低成本的建筑裝飾用玻璃陶瓷材料或光學(xué)材料。同時(shí)鑒于本發(fā)明回收利用了制備鐵鎳合金的廢渣并且大量赤泥得到了利用，因此本發(fā)明具有在資源、環(huán)境、生態(tài)以及經(jīng)濟(jì)方面的效益。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種利用鐵鎳合金水淬渣制備顏色可調(diào)的玻璃陶瓷的方法，所述方法包括：

無(wú)色玻璃陶瓷底料的制備：通過(guò)混合含有sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的天然礦物或合成粉末原料來(lái)制備玻璃陶瓷底料。

優(yōu)選地，本發(fā)明方法中使用的陶瓷底料的組成為：sio2：20-40質(zhì)量％、al2o3：15-35質(zhì)量％、cao：10-30質(zhì)量％、p2o5：10-20質(zhì)量％、caf2：10-20質(zhì)量％。更優(yōu)選地，通過(guò)混合上述組分得到的陶瓷底料通過(guò)例如球磨機(jī)研磨至例如200目以上。

鐵鎳合金水淬渣的制備：通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣來(lái)制備所述鐵鎳合金水淬渣。

如本發(fā)明的發(fā)明人的專(zhuān)利申請(qǐng)cn104178624a中記載的，以赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金的過(guò)程概述如下：

配料：選取赤泥、紅土鎳礦和焦粉，配加膨潤(rùn)土、聚乙烯醇、紙漿廢液、糖蜜廢液的一種或幾種為球團(tuán)原料，赤泥和紅土鎳礦提供鐵和鎳，其中赤泥和紅土鎳礦的質(zhì)量配比為：赤泥∶紅土鎳礦＝10～100∶100～60；以按上述比例混合配比好的赤泥和紅土鎳礦混合物作為新的配比基準(zhǔn)，按如下重量份數(shù)添加焦粉及其它添加劑組分：焦粉：3～20，膨潤(rùn)土：0～5，聚乙烯醇：0～5，紙漿廢液：0～3，糖蜜廢液：0～3；

混料、制團(tuán)、干燥：將按上述配料比例備好的原材料均勻混合，然后將混合料制備成團(tuán)塊，所制團(tuán)塊大小以適于礦熱爐還原熔煉為宜，之后將團(tuán)塊干燥；

礦熱爐還原熔煉：將干燥后的團(tuán)塊送入礦熱爐內(nèi)還原熔煉，團(tuán)塊經(jīng)預(yù)熱、分解、部分還原后在電弧下及附近的高溫區(qū)進(jìn)行造渣、熔化，完成還原、渣鐵分離等過(guò)程，最終聚集在爐膛形成鐵鎳合金液層和爐渣層，鐵鎳合金和爐渣定期從鐵口、渣口分別放出。

在本發(fā)明方法中，使用的水淬渣直接通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣制得，并因此在本發(fā)明中稱(chēng)作鐵鎳合金水淬渣。優(yōu)選地，將所獲得的鐵鎳合金水淬渣通過(guò)例如球磨機(jī)研磨，更 優(yōu)選研磨至200目以上。

玻璃陶瓷熔體的制備：

將所述無(wú)色玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣混合并研磨，然后將所得到的混合物加熱熔融并在1300-1400℃保溫，得到玻璃陶瓷熔體。優(yōu)選地，將陶瓷底料和鐵鎳合金水淬渣原料按照一定配比混合并研磨后倒入耐高溫加熱容器如石英坩堝中進(jìn)行加熱熔融，并在1300-1400℃保溫。更優(yōu)選地，所述保溫的時(shí)間為0.5-5小時(shí)，例如1-3小時(shí)。

玻璃陶瓷前體的制備：

將所獲得的玻璃熔體澆鑄到預(yù)熱至300-550℃左右的溫度的模具中并成型，由此獲得玻璃陶瓷前體。

玻璃陶瓷的獲得：

將所獲得的玻璃陶瓷前體在500-650℃經(jīng)退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力，優(yōu)選退火的時(shí)間為1-5小時(shí)；然后加熱到650-900℃進(jìn)行第一次熱處理，優(yōu)選第一次熱處理得到時(shí)間為0.5-5小時(shí)；之后再加熱到800-1100℃進(jìn)行第二次熱處理，優(yōu)選第二次熱處理的時(shí)間為0.5-5小時(shí)，由此最終獲得高性能、高附加值和低成本的可用作建筑裝飾材料或發(fā)光材料如led發(fā)光材料的玻璃陶瓷。

在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述無(wú)色玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣的以在1∶10-10∶1范圍內(nèi)的質(zhì)量比進(jìn)行混合。而且，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的方法中，僅使用上述無(wú)色玻璃陶瓷底料作為原料時(shí)能夠制得透明的白色玻璃陶瓷，而當(dāng)僅使用鐵鎳合金水淬渣時(shí)能夠制得深色(如黑色、墨綠色或褐色)的玻璃陶瓷。因此，當(dāng)使用的原料中，隨著鐵鎳合金水淬渣的含量逐漸降低到一定程度(例如低于20質(zhì)量％)時(shí)，其中玻璃陶瓷本身的顏色也隨之變化，由此使得本發(fā)明的方法不僅能夠獲得具有表面結(jié)晶花紋的玻璃陶瓷，而且還能夠獲得透明度可調(diào)、顏色不同的玻璃陶瓷，從而使得本發(fā)明的應(yīng)用更加廣泛。

以下將通過(guò)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，這些實(shí)施例僅用于舉例說(shuō)明以更好理解本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍不局限于這些具體實(shí)施例。

如無(wú)其他說(shuō)明，實(shí)施例中使用的sio2、al2o3、cao、p2o5、caf2原料組分均為可通過(guò)商購(gòu)獲得的天然礦物原料或工業(yè)原料如石英、鋁土礦、石灰石、硅酸鈣、鋁酸鈣、高嶺石、磷酸鈣、磷礦石、螢石和/或硅鋁酸鈣，并且未經(jīng)處理直接使用；使用的用于研磨目的的球磨機(jī)可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的可以將粉末或顆粒料研磨至200目以上的任意球磨機(jī)。

在以下實(shí)施例中，獲得的玻璃陶瓷的顯微硬度使用上海泰明維氏硬度計(jì)測(cè)得；彎曲強(qiáng)度由常德武陵液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測(cè)得。通過(guò)將樣品放入酸性或堿性溶液浸泡2天后的質(zhì)量變化來(lái)測(cè)量其耐酸性和耐堿性，以及利用美國(guó)pe公司的lambda900紅外可見(jiàn)分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量透明陶瓷的可見(jiàn)光透明率。

實(shí)施例1

通過(guò)將商購(gòu)獲得的sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的粉末原料分別以35％∶20％∶15％∶18％∶12％的質(zhì)量比混合以得到無(wú)色玻璃陶瓷底料；同時(shí)通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述無(wú)色玻璃陶瓷底料1.0kg和鐵鎳合金水淬渣9.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質(zhì)量之比為1∶9)混合并使用球磨機(jī)研磨0.5小時(shí)，得到的混合物的細(xì)度為230目。將研磨后的粉體混合物置于石英坩堝中加熱熔融，在1380℃保溫0.5小時(shí)，得到玻璃陶瓷熔體。之后將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預(yù)熱至溫度為300℃的銅模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時(shí)以消除內(nèi)應(yīng)力后，在780℃進(jìn)行第一次熱處理2小時(shí)以使之成核，接著在950℃進(jìn)行第二次熱處理2小時(shí)以使其晶化，從而得到具有表面結(jié)晶花紋的褐色玻璃陶瓷。

通過(guò)檢測(cè)，該玻璃陶瓷的顯微硬度為550hv，彎曲強(qiáng)度為54.32mpa，耐酸性為0.81，并且耐堿性為0.01。

實(shí)施例2

通過(guò)將商購(gòu)獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨制得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為30％∶30％∶10％∶15％∶15％的質(zhì)量比的無(wú)色玻璃陶瓷底料；同時(shí)通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料2.0kg和鐵鎳合金水淬渣8.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質(zhì)量之比為2∶8)混合并使用球磨機(jī)研磨1.0小時(shí)，得到的混合物的細(xì)度為245目。將研磨后的粉體混合物置于石英坩堝中加熱熔融，在1360℃保溫1.0小時(shí)，得到玻璃陶瓷熔體。之后將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預(yù)熱至溫度為400℃的銅模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在600℃下退火2.5小時(shí)以消除內(nèi)應(yīng)力后，在800℃進(jìn)行第一次熱處理1.5小時(shí)以使之成核，接著在1000℃進(jìn)行第二次熱處理2.5小時(shí)以使其晶化，從而得到具有表面結(jié)晶花紋的黑色玻璃陶瓷。

通過(guò)檢測(cè)，該玻璃陶瓷的顯微硬度為572.6hv，彎曲強(qiáng)度為56.25mpa，耐酸性為0.80，并且耐堿性為0.01。

實(shí)施例3

通過(guò)將商購(gòu)獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨制得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為30％∶30％∶10％∶15％∶15％的質(zhì)量比的無(wú)色玻璃陶瓷底料；同時(shí)通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料3.0kg和鐵鎳合金水淬渣7.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質(zhì)量之比為3∶7)混合并使用球磨機(jī)研磨2.0小時(shí)，得到的混合物的細(xì)度為253目。將研磨后的粉體混合物置于石英坩堝中加熱熔融，在1380℃保溫1.5小時(shí)，得到玻璃陶瓷熔體。之后將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預(yù)熱至溫度為500℃的銅模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在550℃下退火2小時(shí)以消除內(nèi)應(yīng)力后，在790℃進(jìn)行第一次熱處理2小時(shí)以使之成核，接著在1050℃進(jìn)行第二次熱處理2小時(shí)以使其晶化，從而得到具有表面結(jié)晶花紋的棕色玻璃陶瓷。

通過(guò)檢測(cè)，該玻璃陶瓷的顯微硬度為500hv，彎曲強(qiáng)度為60.52mpa，耐酸性為0.81，并且耐堿性為0.01。

實(shí)施例4

通過(guò)將商購(gòu)獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨制得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為40％∶25％∶10％∶12％∶18％的質(zhì)量比的無(wú)色玻璃陶瓷底料；同時(shí)通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料5.0kg和鐵鎳合金水淬渣5.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質(zhì)量之比為5∶5)混合并使用球磨機(jī)研磨3.0小時(shí)，得到的混合物的細(xì)度為260目。將研磨后的粉體混合物置于石英坩堝中加熱熔融，在1370℃保溫3小時(shí)，得到玻璃陶瓷熔體。之后將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預(yù)熱至溫度為550℃的銅模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時(shí)以消除內(nèi)應(yīng)力后，在750℃進(jìn)行第一次熱處理3小時(shí)以使之成核，接著在1100℃進(jìn)行第二次熱處理2小時(shí)以使其晶化，從而得到具有表面結(jié)晶花紋的黃褐色玻璃陶瓷。

通過(guò)檢測(cè)，該玻璃陶瓷的顯微硬度為600hv，彎曲強(qiáng)度為65.52mpa，耐酸性為0.84，并且耐堿性為0.02。

實(shí)施例5

通過(guò)將商購(gòu)獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨制得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為20％∶30％∶25％∶15％∶10％的質(zhì)量比的無(wú)色玻璃陶瓷底料；同時(shí)通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料6.0kg和鐵鎳合金水淬渣4.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質(zhì)量之比為6∶4)混合并使用球磨機(jī)研磨1.5小時(shí)，得到的混合物的細(xì)度為220目。將研磨后的粉體混合物置于石英坩堝中加熱熔融，在1320℃保溫1小時(shí)，得到玻璃陶瓷熔體。之后將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預(yù)熱至溫度為350℃的銅模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時(shí)以消除內(nèi)應(yīng)力后，在790℃進(jìn)行第一次熱處理2小時(shí)以使之成核，接著在1120℃進(jìn)行第二次熱處理2.5小時(shí)以使其晶化，從而得到具有表面結(jié)晶花紋的墨綠色玻璃陶瓷。

通過(guò)檢測(cè)，該玻璃陶瓷的顯微硬度為521hv，彎曲強(qiáng)度為61.2mpa，耐酸性為0.86，并且耐堿性為0.01。

根據(jù)以上在顯微硬度、彎曲強(qiáng)度、耐酸性和耐堿性的理化性能測(cè)試結(jié)果可知，通過(guò)本發(fā)明方法獲得的具有表面結(jié)晶花紋的玻璃陶瓷硬度高、強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，不僅可以用作建筑材料還可以用于化工冶金中的耐磨耐腐材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。

實(shí)施例6

通過(guò)將商購(gòu)獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨制得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為28％∶15％∶28％∶16％∶13％的質(zhì)量比的無(wú)色玻璃陶瓷底料；同時(shí)通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料8.0kg和鐵鎳合金水淬渣2.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質(zhì)量之比為8∶2)混合并使用球磨機(jī)研磨3小時(shí)，得到的混合物的細(xì)度為240目。將研磨后的粉體混合物置于石英坩堝中加熱熔融，在1300℃保溫1小時(shí)，得到玻璃陶瓷熔體。之后將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預(yù)熱至溫度為480℃的銅模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在600℃下退火1小時(shí)以消除內(nèi)應(yīng)力后，在780℃進(jìn)行第一次熱處理2小時(shí)以使之成核，接著在1110℃進(jìn)行第二次熱處理2小時(shí)以使其晶化，從而得到透明的藍(lán)色玻璃陶瓷。

通過(guò)檢測(cè)，該玻璃陶瓷的顯微硬度為589hv，彎曲強(qiáng)度為59.32mpa，耐酸性為0.85，耐堿性為0.02，并且可見(jiàn)光透明率為85％。

實(shí)施例7

通過(guò)將商購(gòu)獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨制得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為28％∶15％∶ 28％∶16％∶13％的質(zhì)量比的無(wú)色玻璃陶瓷底料；同時(shí)通過(guò)水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料制備鐵鎳合金中產(chǎn)生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料9.0kg和鐵鎳合金水淬渣1.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質(zhì)量之比為9∶1)混合并使用球磨機(jī)研磨0.5小時(shí)，得到的混合物的細(xì)度為214目。將研磨后的粉體混合物置于石英坩堝中加熱熔融，在1310℃保溫1小時(shí)，得到玻璃陶瓷熔體。之后將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預(yù)熱至溫度為450℃的銅模具中并成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時(shí)以消除內(nèi)應(yīng)力后，在790℃進(jìn)行第一次熱處理2小時(shí)以使之成核，接著在1040℃進(jìn)行第二次熱處理2小時(shí)以使其晶化，從而得到透明的無(wú)色玻璃陶瓷。

通過(guò)檢測(cè)，該玻璃陶瓷顯微硬度為536hv，彎曲強(qiáng)度為60.11mpa，耐酸性為0.85，耐堿性為0.01，并且可見(jiàn)光透明率為80％。

根據(jù)以上在顯微硬度、彎曲強(qiáng)度、耐酸性、耐堿性和可見(jiàn)光透明率的理化性能測(cè)試結(jié)果可知，通過(guò)本發(fā)明方法獲得的顏色可調(diào)的玻璃陶瓷的硬度高、強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，不僅可以用作建筑材料還可以用于化工冶金中的耐磨耐腐材料，除此之外，由于該玻璃陶瓷具有較高的可見(jiàn)光透明率，還能應(yīng)用于led發(fā)光材料領(lǐng)域，具有極其廣泛的應(yīng)用前景。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。基于本公開(kāi)內(nèi)容的任何變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。