專利名稱：用高硅鐵尾礦制造低膨脹微晶玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低膨脹微晶玻璃以及這種低膨脹微晶玻璃的制造方法。
背景技術(shù)：
自從人們1950年代后期發(fā)明微晶玻璃以來至今已經(jīng)有半個多世紀(jì)了，國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)和廠商在這方面進行了大量的開發(fā)與研究工作。到目前為止微晶玻璃已經(jīng)形成了一種特別門類的材料，其品種繁多，性能各異，具有十分廣泛的用途。 微晶玻璃是通過控制玻璃的結(jié)晶而得到的一種多晶材料。低膨脹微晶玻璃主要是指Li20-A1203-Si02系統(tǒng)微晶玻璃。由于它同時具備了抗溫度沖擊，高頻絕緣，高機械強度，高化學(xué)穩(wěn)定性這四個方面的優(yōu)良性能，所以能夠廣泛應(yīng)用于天文望遠鏡、高溫電光源玻璃、實驗室用加熱器具、高溫?zé)峤粨Q器、代石英玻璃、高溫窗、炊具、餐具等領(lǐng)域，目前已成為微晶玻璃乃至材料科學(xué)中的一個重要分支。具有適當(dāng)組成的Li203-A1203-Si02系統(tǒng)玻璃經(jīng)過受控晶化熱處理后可析出大量低膨脹甚至負膨脹的e-石英固溶體微小晶相。這使得此類制品具有良好的抗熱震、耐高溫、耐腐蝕及高機械強度等性能。 目前生產(chǎn)低膨脹微晶玻璃所使用的原料除了石英砂以外基本上都是化工原料。用常規(guī)原料制造低膨脹微晶玻璃的一般方法是玻璃配合料的成分為(重量％):石英砂60 65，氧化鋁20 24，碳酸鋰9. 5 9. 9，氧化鎂0 1， 二氧化鈦2 4， 二氧化鋯2 4，氧化鋅1 2，碳酸鈉0. 5 0. 7，碳酸鉀0. 6 0. 8，碳酸鋇1. 5 3. 2，玻璃熔化溫度1620 165(TC，熱處理制度與尾礦微晶玻璃相同。 現(xiàn)有的玻璃配合料的缺點是原料成本高；玻璃熔化溫度高， 一般在1600_165(TC之間，這勢必增加燃料消耗，還加劇了玻璃液對窯爐耐火材料的侵蝕；化工原料與礦物原料相比較，在氧化物組成及熔化溫度相同的條件下，玻璃配合料中的化工原料越多則對熔爐耐火材料的侵蝕越重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用高硅鐵尾礦制造低膨脹微晶玻璃的方法，要解決現(xiàn)有的微晶玻
璃制造方法不能用鐵尾礦、原料成本高以及熔化溫度高的問題。 本發(fā)明所帶來的積極效果是 1.鐵尾礦是一種礦山廢棄物，它侵占耕地、污染環(huán)境甚至有可能造成潰壩等危及生命財產(chǎn)的災(zāi)害性事故。將它作為工業(yè)原料加以利用可以減少其堆存量，減輕尾礦對環(huán)境的危害。 2.因為鐵尾礦是一種礦山廢棄物，所以它除了運輸費用以外其它成本基本為零。將其用在玻璃配合料中可以代替部分石英砂、氧化鋁、氧化鎂、純堿、碳酸鉀等常規(guī)原料，能夠降低玻璃配合料成本20%以上。 3.引入鐵尾礦后，減少了純堿、碳酸鉀等化工原料的用量，而這些原料都對耐火材料具有很強的侵蝕作用。因此在氧化物組成及熔化溫度不變的條件下，可以減輕玻璃液對
4熔爐耐火材料的侵蝕。 4.用鐵尾礦代替部分化工原料后，Si02、 A1203這兩種難熔組分中有一部分已經(jīng) 成為化合物，因此還可以降低玻璃的熔化溫度，同時提高玻璃的熔制速度，從而提高了熔窯 效率，降低了能耗。在上述3、5兩項因素的共同作用下，玻璃的熔化溫度能夠從165(TC降低 至1550°C。 總之，本發(fā)明帶來的好處是減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本。 本發(fā)明用三點彎曲法測定材料的抗彎強度為140(MPa)，采用熱膨脹儀測試本發(fā)明
的熱膨脹系數(shù)僅為2X10-7/°C。 本發(fā)明進行X射線衍射分析結(jié)果如下
編號鋁硅酸鋰鋰輝石尖晶橄欖石平均晶粒大小
1》95%30mm
290%腦45mm
具體實施例方式實施例1 : 通過稱量、混合制成玻璃配合料，其組成按重量百分比為鐵尾礦30、石英45、氧 化鋁17、碳酸鋰9. 6、氧化鋅1. 0、碳酸鋇2. 0、硼酸0. 8、氧化鈦2. 0、氧化鋯2. 0。
將上述玻璃在1600°C的溫度下熔化4小時；將熔化好的玻璃液澆注成直徑100毫 米，厚度5毫米的圓片，立即送入窯爐中進行退火，溫度為6S(TC，時間為1小時；完成退火 后直接升溫進行核化和晶化，核化溫度為700°C，時間1. 5小時，晶化溫度為S1(TC，時間2 小時；晶化結(jié)束后以5°C /小時的速度降溫至室溫即可得到結(jié)晶均勻、晶粒尺寸小于50納 米的成品。產(chǎn)品的膨脹系數(shù)為5X10-7廣C，抗彎強度100Mpa，產(chǎn)品色澤為透明深棕色。
實施例2: 通過稱量、混合制成玻璃配合料，其組成按重量百分比為鐵尾礦35、石英40、氧 化鋁18、碳酸鋰7. 6、氧化鋅1. 0、碳酸鋇2. 0、硼酸0. 8、氧化鈦4. 0、氧化銻1. 0。
將上述玻璃在1580°C的溫度下熔化4小時；將熔化好的玻璃液澆注成直徑100毫 米，厚度5毫米的圓片，立即送入窯爐中進行退火，溫度為670°C，時間為1小時；完成退火 后直接升溫進行核化和晶化，核化溫度為700°C，時間1. 5小時，晶化溫度為950°C，時間2 小時；晶化結(jié)束后以5°C /小時的速度降溫至室溫即可得到結(jié)晶均勻、晶粒尺寸小于1000 納米的成品。產(chǎn)品的膨脹系數(shù)為12X10-7廣C，抗彎強度140Mpa，產(chǎn)品色澤為不透明淺棕 色。
實施例3 : 通過稱量、混合制成玻璃配合料，其組成按重量百分比為鐵尾礦35、石英40、氧 化鋁18、碳酸鋰9. 6、碳酸鋇2. 0、氧化鈦2. 0、氧化鋯2. 0。 將上述玻璃在1560°C的溫度下熔化4小時；將熔化好的玻璃液澆注成直徑100毫 米，厚度5毫米的圓片，立即送入窯爐中進行退火，溫度為620°C，時間為1小時；完成退火
5后直接升溫進行核化和晶化，核化溫度為680°C，時間1. 5小時，晶化溫度為780°C，時間2 小時；晶化結(jié)束后以5°C /小時的速度降溫至室溫即可得到結(jié)晶均勻、晶粒尺寸小于50納 米的成品。產(chǎn)品的膨脹系數(shù)為8X10-7廣C，抗彎強度100Mpa，產(chǎn)品色澤為透明深棕色。
實施例4 : 通過稱量、混合制成玻璃配合料，其組成按重量百分比為鐵尾礦32、石英45、氧 化鋁16、碳酸鋰6、氧化鋅0. 5、碳酸鋇1. 6、硼酸0. 8、氧化鈦3. 0、氧化鋯1. 0、氧化銻0. 5。
將上述玻璃在1560°C的溫度下熔化4小時；將熔化好的玻璃液澆注成直徑100毫 米，厚度5毫米的圓片，立即送入窯爐中進行退火，溫度為620°C，時間為1小時；完成退火 后直接升溫進行核化和晶化，核化溫度為700°C，時間1. 5小時，晶化溫度為920°C，時間2 小時；晶化結(jié)束后以5°C /小時的速度降溫至室溫即可得到結(jié)晶均勻、晶粒尺寸小于1000 納米的成品。產(chǎn)品的膨脹系數(shù)為15X10-7廣C，抗彎強度140Mpa，產(chǎn)品色澤為不透明淺棕 色。
權(quán)利要求
一種低膨脹微晶玻璃，其特征在于其配合比按重量百分比的組合為鐵尾礦30～35石英 40～45氧化鋁16～18碳酸鋰5～10氧化鋅0.2～2碳酸鋇0.1～2硼酸 0.1～1氧化鋅、碳酸鋇、硼酸、這3種組分的合量在1～4之間氧化鈦1～4氧化鋯1～4氧化鈦與氧化鋯的合量在3～5之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膨脹微晶玻璃，其特征在于其配合比按重量百分比的組合為鐵尾礦30 - 35石英40 - 45氧化鋁16 —- 18碳酸鋰5 10氧化鋅0. 2 2碳酸鋇0. 1 2硼酸0. 1 1氧化鋅、碳酸鋇、硼酸、這3種組分的合量在1 4之間氧化鈦 1 4氧化鋯 1 4氧化鈦與氧化鋯的合量在3 5之間氧化銻 《1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膨脹微晶玻璃，其特征在于其配合比按重量百分比的組合為鐵尾礦30 - 35石英40 - 45氧化鋁16 ' 18碳酸鋰6 '9. 6碳酸鋇1 '2氧化鈦2 '4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膨脹微晶玻璃，其特征在于該玻璃配合料按重量百分比配比為鐵尾礦30 ~- 35氧化鋁16 -18石英40 -- 45
5 寸造低膨脹微晶玻璃的方法，其特征在于步驟如下步驟l，將玻璃配合料在1550 162(TC的溫度下在窯爐中熔化4小時；步驟2，將熔化好的玻璃液成型；步驟3，成型后立即送入窯爐中進行退火，溫度為600-69(TC，退火時間為1-2小時；步驟4，核化和晶化處理，核化溫度為650-750 °C ，時間1-2小時，晶化溫度為750-100(TC，時間1-2小時；步驟5，晶化結(jié)束后降溫至室溫。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造低膨脹微晶玻璃的方法，其特征在于上述步驟1中玻璃配合料熔化所用的窯爐為坩堝窯或池窯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造低膨脹微晶玻璃的方法，其特征在于上述步驟2中將熔化好的玻璃通過澆注、壓制或壓延的方法成型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造低膨脹微晶玻璃的方法，其特征在于上述步驟3中退火所用的窯爐為室式窯爐或連續(xù)式窯爐。鋰鋇鈦鋅 鋯銻酔酔化化酸化化碳碳氧氧硼氧氧
全文摘要
一種低膨脹微晶玻璃，其特征在于配合比按重量百分比的組合為鐵尾礦30～35；石英40～45；氧化鋁16～18；碳酸鋰5～10；氧化鋅0.2～2；碳酸鋇0.1～2；硼酸0.1～1；氧化鋅、碳酸鋇、硼酸、這3種組分的合量在1～4之間；氧化鈦1～4；氧化鋯1～4；氧化鈦與氧化鋯的合量在3～5之間。本發(fā)明解決了利用廢棄物制造低膨脹微晶玻璃的問題，具有減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn)成本的特點。
文檔編號C03C10/14GK101786796SQ200910001000
公開日2010年7月28日 申請日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日
發(fā)明者黃西江 申請人:北京清邁信息材料有限公司