[发明专利]微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微晶玻璃技术领域，是一种微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

形核是微晶玻璃制备过程中重要的一步，是晶体成形生长的前提。成核过程分为非均匀成核和均匀成核。均匀成核是指微小的晶核组成和以其为基础的生长的组成是相同的，但是这种形核方式需要清除所有外来的晶核，因此在现实中通常难于保证。而非均匀成核中，沉积在其表面的化学成分可能与晶核完全不同，在微晶玻璃实际生产过程中主要以非均匀成核为主。熔融法制备微晶玻璃过程中由于其自身工艺过程的限制，选择合适的晶核剂添加是至关重要的。

微晶玻璃中常用的晶核剂种类主要有三种：

（1）金属晶核剂，常见的金属晶核剂有金、银、铜等，金属晶核剂主要以胶体的形式分散于玻璃中，由于含有金、银、铜的玻璃在热处理前经过照射可以促进其着色的显色，因此常被用于光敏微晶玻璃。

（2）氟化物和硫化物晶核剂，常见的氟化物晶核剂有NaF、CaF₂等，硫化物晶核剂有ZnS。氟化物晶核剂在玻璃冷却时可以从玻璃基体中析出，形成细小晶核，晶核的沉积可以导致玻璃失透，正是这种现象使之成为玻璃晶化中非常有效的晶核剂，在玻璃热处理过程中，只要加热温度稍稍高于退火温度，就可以导致氟化物晶体的析出，然后以微小的氟化物晶体作为形核的中心，这类晶核剂对基础玻璃的析晶失透起到的作用特别明显。氟化物的作用机理是由于F^-离子半径与O^2-的离子半径非常接近，可以取代O^2-的位置，但需要两个一价的氟离子才能保证电中性，由于Si-F代替Si-O-Si，削弱玻璃网络结构的强度，使得熔体的黏度降低，导致其在较低温度下就很容易促使玻璃晶化。

（3）氧化物晶核剂（如Fe₂O₃、P₂O₅、Cr₂O₃和ZnO等）

氧化物晶核剂促进玻璃析晶的主要方式为参与或是诱导相分离。在硅酸盐的玻璃网络中，[SiO₄]四面体结构可以与四面体或三角体（氧化物晶核剂）结合，形成一个复合的网络结构。当氧化物晶核剂浓度到达一定程度后，这种网络结构单元就会被破坏，从而导致分相，一个是富二氧化硅相，另一个是氧化物晶核剂的相，但导致分相的基础是氧化物晶核剂的溶解度在一定温度下相对较低。

铜镍水淬渣是铜镍矿石经选矿、高温熔炼后产生的炉渣用水急速冷却，形成的一种质地疏松、容易破碎的粒状渣。例如新疆喀拉通克矿业有限责任公司每年产生铜镍水淬渣20多万吨，目前大部分直接出售给水泥厂，利用附加值不高。截止到2015年铜镍水淬渣已堆存50多万吨，对周边环境有一定的影响。

发明内容

本发明提供了一种微晶玻璃及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有铜镍水淬渣不能有效利用造成环境污染和资源浪费的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种微晶玻璃，原料按重量份数由可可托海尾矿50份至55份、石灰石25份至30份和铜镍水淬渣20份至25份组成。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述原料按重量份数由可可托海尾矿51.34份、石灰石28.31份和铜镍水淬渣20.35份组成。

上述微晶玻璃按下述方法得到：第一步，将所需量的可可托海尾矿、石灰石和铜镍水淬渣粉碎并混合均匀，得到混合碎料；第二步，混合碎料在温度为1400℃至1600℃下保温熔融1h至6h，熔融后得到熔体，然后将熔体快速浇铸于提前在400℃至600℃预热的模具中，成形并退火0.5h至3h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；第三步，基础玻璃进行热处理，以5℃/min至10℃/min 的升温速率加热至700℃至800℃保温0.5h至3h，再以5℃/min至10℃/min的升温速率，升温至850℃至1100℃保温 1h至5h，然后随炉冷却后，得到微晶玻璃。

上述第二步中，混合碎料在温度为1500℃下保温熔融 2.5h，熔融后得到熔体，然后将熔体快速浇铸于提前在600℃预热的模具中，成形并退火0.5h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；或/和，第三步中，基础玻璃进行热处理，以5℃/min至10℃/min 的升温速率加热至800℃保温1.5h，再以5℃/min至10℃/min的升温速率，升温至950℃保温 2.5h，然后随炉冷却后，得到微晶玻璃。

上述混合碎料的粒径小于40目。

上述微晶玻璃的主晶相为红铝透辉石相。