[发明专利]利用粉煤灰制备微晶玻璃的配方及工艺

说明书

本发明涉及一种利用火力发电厂排出废弃物粉煤灰制备微晶玻璃的配方及工艺。

众所周知微晶玻璃具有良好的机械性能和物理性能，其硬度为莫氏6-9，耐压强度为6.3T/cm²，抗折强度为487-1380Kg/cm²，抗冲击强度为2.5-3.8Kg/cm²，光泽度为70-120度，膨胀系数为61-77.5（10/℃），吸水率<0.07%，耐磨损失为0.49g/cm²，而且有很好的耐酸耐碱性能，因此被广泛用于用作建材、板材、管材等，它还可和其它金属材料配合用用于制作高强度轴承、高压容器、高压管道、发酵罐、建筑的无钢筋楼板、空心间壁墙板、发动机汽缸以及航天发动机、宇航船外壳、火箭喷口等高精尖产品。

目前只少数工业先进国家如美国、前苏联和日本小批量生产微晶玻璃制品。他们是用纯化学原料SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等或矿山尾料配制而成，其生产方法主要有两种，一种是压延法，先将微晶玻璃原料机压成型，然后再进行晶化;另一种是水淬法，先将微晶玻璃原料熔化成玻璃渣料，再机压成型或利用匣钵成型，最后进行晶化。

本发明的目的是提供一种利用火力发电厂废弃物-粉煤灰生产微晶玻璃的配方及工艺，选用粉煤灰作为制备微晶玻璃的主要原料是因为粉煤灰在高倍电子显微镜下观察是化学性质稳定的玻璃球珠，它的化学成份与微晶玻璃的化学成份相似，含有微晶玻璃的主要化学成份如SiO₂25%-75%，Al₂O₃10%-25%，CaO1%-30%以及含有MgO、Fe₂O₃、SO₃和放射性元素镭-226，钍-232等元素都是制备微晶玻璃的必备成份。粉煤灰的上述化学成份依不同地区的煤，燃烧时是否加石灰石加多少，其化学成份含量有所不同。

用粉煤灰制备微晶玻璃的配方是：粉煤灰（含SiO₂25%-75%，Al₂O₃10%-25%，CaO1%-30%），15-80%

二氧化硅（或石英砂，或硅石粉、或砂粉、或长石粉、或伊利石粉、或煤矸石、或磷矿渣、或杜鹃红矿石粉及霞石粉）5-60%

氧化钙（或碳酸钙，或石灰石粉，或方解石粉，或白云石粉）10-20%

纯碱（或钾碱或硝酸钠）1-15%

氧化铝粉（或炼铝厂废渣）0.1-5%

氧化锌（或锌培砂、或立德粉、或碳酸钡或硝酸钡、或重晶石）1-9.4%

二氧化钛  0.1-1.2%  硼砂  0.5-8%  萤石  0.5-5%

白砒（或复合澄清剂或氧化锑）0.01-0.5%

制备微晶玻璃可用上述配方中的全部组份，也可利用其中部分组份。在上述配方中如果加入辅助原料可以对微晶玻璃的强度和颜色进行调整，这些辅助原料包括氧化镁、五氧化二磷、铁矿渣、磷矿渣、钢渣、铬矿渣、氧化铅、三氧化二铁、锰粉、钴粉、镉黄、镉红、萤石、硒粉、氧化铈、酒石酸、氧化钾、氧化铜、氧化钴等。例如在基础料上加入适量的氧化铜、氧化钴可使产品为黑兰色;加入适量的Fe₂O₃为棕色等等。

制备微晶玻璃的主要工艺是：

1.配料：按配方各组份分别称重量、过筛、混料均匀，制成配合料;

2.高温熔化：将上述配合料填入玻璃窑炉内加温，使配合料熔化，熔化温度为1400℃-1600℃，采用不间断填料法（在普通玻璃窑炉的炉底开一个流料口，下设一个水槽）;

3.水淬：当玻璃液流入水槽同时用压力冷水流冷击，使其淬裂成直径10mm以下的渣粒;

4.成型：将上述渣料装入模具内成型或将上述渣料与发电厂煅烧时加入石灰石等所得到的玻璃渣料，按比例混合装入模具成型;

5.高温晶化：将装入模具内的渣料置于陶瓷窑内进行高温晶化，晶化温度为900℃-1300℃，时间10小时内;

6.退火：在陶瓷窑内，自行退火;

7.脱模：将烧结的产品从模具中倒出;

8.最后对产品进行研磨、抛光、切割、包装，即得到成品。

用本发明的配方及工艺制备的微晶玻璃的机械性能及理化指标为：

莫氏硬度5.8-8.78，耐压强度5.8-6.4t/cm²