[发明专利]一种微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微晶玻璃及其制备方法，具体涉及一种利用工业固废和水体疏浚底泥协同制备微晶玻璃的方法，属于资源综合利用和环境保护技术领域。

背景技术

微晶玻璃是一种由控制玻璃析晶过程所生成的具有纤细显微结构的多晶材料。微晶玻璃既具有玻璃的基本性能，又集中了陶瓷的多晶特征，其性能指标往往优于同类玻璃和陶瓷。科技部发布的“十二五”国家科技计划材料领域2013年度备选项目征集指南中，“工业微晶玻璃”列入备选项目，被誉为跨世纪的综合材料。

微晶玻璃广泛应用于机械、电子、航天、化工防腐、矿山、道路、建筑、医学等方面，其中建筑装饰材料是其重要应用方面之一。利用固废制备微晶玻璃装饰材料，不仅能得到性能优于花岗岩和天然大理石的装饰材料，而且还为固废的资源化提供一种新途径。经过多年的研究，目前已有以炉渣、尾矿、灰渣、赤泥等为主要原料生产微晶玻璃装饰板的相关报道。

我国基础制造业的资源环境全生命周期效率与发达国家存在着较大差异，导致工业固体废物产生量逐年增加，20亿t/a的固废负载极其沉重，造成了严重的资源浪费、环境污染和生态破坏。为此，持续加强固废的资源化利用，对生态文明建设和可持续发展战略具有重要意义。大多数固废（如炉渣、矿渣等高钙渣）主要成分是CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃等，可以作为制备高附加值微晶玻璃有效组分。

底泥主要为湖泊或者河流富营养化治理时产生的疏浚淤泥，底泥的主要成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO及少量重金属等，属于高硅低钙固体废物，其堆存不仅占用了大量的土地，而且底泥中的污染物又存在重新释放出来的潜在威胁。目前，底泥资源化利用的方式主要集中在土地利用（如农田、绿化）和建筑利用（如制砖、水泥、陶粒）等。由其成分可知，同样含有制备微晶玻璃的有效组分，此外其中所含的重金属元素还可以作为晶核剂促进微晶玻璃的成核、析晶。本发明基于工业固废和底泥成分互补原理，协同制备新型建筑微晶玻璃，达到资源化固体废物目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微晶玻璃，所述微晶玻璃以工业废渣和底泥为主要原料制备得到，其中，工业废渣的质量百分比为45~75%，底泥的质量百分比为20~55%，调整剂的质量百分比为0~15%。

本发明所述工业废渣工业产生的工业高钙废渣，其主要成分为SiO₂为15-40wt%；CaO为20-55wt%；Al₂O₃为0-10wt%；MgO为0-25wt%；Fe₂O₃为1~15wt%；其他<20wt%。

本发明所述底泥为湖泊或者河流疏浚的底泥（为治理富营养化疏浚产生的高硅低钙固体淤泥），其成分为SiO₂为40-70wt%；CaO为0-20wt%；Al₂O₃为5-25wt%；MgO为0-10wt%；Fe₂O₃为1~15wt%；其他<25wt%。

本发明所述调整剂为石英砂、硅粉和废玻璃的一种或几种。

本发明的另一目的在于提供所述的微晶玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将底泥、工业废渣、调整剂干燥、粉碎后过160-180目筛，备用；

（2）将步骤（1）得到的原料混合均匀后在1300~1400℃的温度下进行熔炼，然后进行澄清均化，制得基础玻璃液；

（3）将基础玻璃液浇铸到已经预热至600℃耐高温模具中，进行玻璃浇注成型；基础玻璃液浇注成型后于580~630℃保温2~3小时后随炉自然冷却进行退火；

（4）热处理：采用熔融法核化、晶化后，再次退火后得到微晶玻璃成品。

本发明步骤（4）中所述核化温度为650~700℃，核化升温速率为4~10℃/min，核化时间为1.5~5小时，晶化温度为1000~1100℃，晶化升温速率为1~6℃/min，晶化时间为1.5~2.5小时。