專利名稱：一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢料的處理，尤其涉及一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法。
背景技術(shù)：
廢舊玻璃由于用途的不同，通常除含有二氧化硅之外，還含有如鋁、鈣、鈉、硼等氧化物，提純難度大。因此，一般的處理模式是制成低品位、低價值的玻璃制品。更有甚者直接將廢舊玻璃露天堆放或填埋，占用了大量的耕地，既嚴重污染環(huán)境，又浪費了寶貴的資源。鈷渣，屬于工業(yè)上金屬冶煉過程產(chǎn)生的廢棄物，由金屬鈷殘留在渣中富集形成。若不處理回收，則最終都隨棄渣損失。目前關(guān)于鈷渣的處理方法，一類是用各種火法冶金，包括直接返回熔煉或零用各種冶金爐在硫化劑和還原劑存在下單獨進行渣的熔煉，使渣中金屬轉(zhuǎn)化成元素狀態(tài)或其硫化物，形成锍而與渣分離。但該類方法中由于涉及硫化劑的使用， 易產(chǎn)生有害氣體二氧化硫，對環(huán)境造成污染，并且性質(zhì)與鐵相近的元素如鈷等容易再次進入渣中而回收率不高，同時將得到的锍浸出提取金屬時還需再加還原劑。另一類方法是采用稀硫酸選擇性浸出，從浸出液中回收鈷、鎘、鎳和鋅，從浸出渣中回收銅和鉛等各種金屬。 但這類硫酸浸出法存在浸出工藝復雜，工序多，試劑有腐蝕性，含鐵鈷渣難以分離等缺點。微晶玻璃又稱玻璃陶瓷，是將玻璃在一定溫度控制下進行晶化熱處理，使原有單一的玻璃相形成了由微晶相和玻璃相均勻分布的復合材料。微晶玻璃因具有無放射性、 耐酸堿、色澤豐富、紋理清晰和成型加工性能好等優(yōu)良特點而被廣泛用于高級賓館、高檔住宅、廣場等現(xiàn)代建筑群的內(nèi)、外墻面裝飾及地面、立柱裝飾，是一種可替代天然石材的人造高檔建筑裝飾材料。最早的微晶玻璃是用熔融法制備所得，至今該法仍是制備微晶玻璃的主要方法之一。熔融法主要包括以下步驟將適量的玻璃原料、晶核劑以及助劑充分混合制成玻璃混合原料，在高溫下熔制得到熔融玻璃液，待其澄清均化后成型，經(jīng)退火后在一定的熱處理操作下進行核化和晶化，即可得晶粒細小數(shù)量多且結(jié)構(gòu)均勻的微晶玻璃。其中，玻璃混合原料的成分是高品位微晶玻璃生產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵之一。因此，如何做到合理利用廢舊玻璃資源和鈷渣資源提供高品位的微晶玻璃制品成為當今研究和發(fā)展的重點。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，既能減少或消除廢舊玻璃和鈷渣資源對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，又能變廢為寶，有效地用于生產(chǎn)高品位的微晶玻璃制品，獲得良好的經(jīng)濟和社會效益。本發(fā)明提供了一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括以下步驟(1)取廢舊玻璃，精選、清洗并破碎，制得玻璃粉末；(2)取鈷渣，破碎，制得鈷渣粉末；(3)將玻璃粉末和鈷渣粉末混合，并加入晶核劑和助劑，混合均勻，制得混合原料；(4)將混合原料在高溫下熔制得到熔融玻璃液，待其澄清均化后成型，經(jīng)退火后熱處理進行核化和晶化，制得微晶玻璃。步驟(1)中的廢舊玻璃主要含有以下五種組分SiO2 70 80%、Al2O3O. 8 1. 2%, CaO 7 13%, K2O 0. 2 0. 6%禾口 Na2O 10 14% 0其中，SiO2是廢舊玻璃形成的骨架，提高了廢舊玻璃的黏度，升高強度及彈性、化學穩(wěn)定性和抗腐蝕性能，同時增大了難熔程度及結(jié)晶傾向。Al2O3可提高黏度，控制廢舊玻璃析晶，升高表面張力使廢舊玻璃易熔性及均質(zhì)性變差。CaO可增強機械強度和光澤性，對易熔性有利，提高化學穩(wěn)定性。步驟(2)中的鈷渣可以來自于濕法煉鋅鈷渣和鈷粉料。鈷渣中含有鋅、銅、鈷和鎳等金屬元素，其中含有(按重量份數(shù)比計)Zn 10 35%、Cu 1 3%、CoO. 2 3%和Ni 0 1%。以上金屬元素多以氧化物的形式存在。鈷渣中含有的ZnO有利于提高微晶玻璃的成型性，可以降低微晶玻璃制備過程的的熔融溫度，從而降低微晶玻璃生產(chǎn)過程的能耗，有效降低熔制成本。此外，ZnO還能提高微晶玻璃的耐堿性。鈷渣中的CoO和CuO可以作為微晶玻璃的著色劑。步驟(3)中晶核劑的加入可以降低廢舊玻璃晶核生成所需要的能量，從而使核化在較低的溫度下能夠進行，從而降低微晶玻璃生產(chǎn)過程的能耗。本發(fā)明通過加入晶核劑使廢舊玻璃在熱處理時產(chǎn)生分相，促進廢舊玻璃核化。優(yōu)選地，晶核劑為TiO2或Cr203。助劑為石灰石和氧化鋁的混合物，或者石灰石與氫氧化鋁的混合物。石灰石，主要成分為碳酸鈣85%。碳酸鈣經(jīng)高溫加熱分解，將轉(zhuǎn)化為CaO。CaO的加入可提高微晶玻璃的機械強度和光澤性。氧化鋁(Al2O3)可提高玻璃黏度。氫氧化鋁高溫加熱后即可分解得氧化鋁。其中，石灰石與氧化鋁按重量比為1 2 1，石灰石與氫氧化鋁按重量比為1 2 I0助劑還可以包括Na20、K2O和B2O3中的一種或幾種。助劑的加入能改變玻璃的成塑性能，如降低粘度、降低表面張力，降低玻璃化學穩(wěn)定性，使均質(zhì)和澄清升高。優(yōu)選地，廢舊玻璃和鈷渣可以按重量比為2 3 1混合，再加入與廢舊玻璃重量比為1 20 100的晶核劑，以及與廢舊玻璃重量比為1 2 5的助劑。更優(yōu)選地，廢舊玻璃、鈷渣、晶核劑和助劑按重量比為50 20 1 16的比例混合。在廢舊玻璃中加入鈷渣和助劑，可以補充廢舊玻璃中所欠缺的Zn0、Cu0、Co0、Ni0、 CaO、Na2O, K2O和B2O3等成分。不僅降低制備工藝中的熔融溫度，降低了生成工藝過程中的能耗，還能制備出機械強度高、光澤性和耐堿性較好的微晶玻璃。步驟(4)為采用熔融法，將混合原料在高溫下熔制得到熔融玻璃液，待其澄清均化后成型，經(jīng)退火后在一定的熱處理操作下進行核化和晶化，即可得晶粒細小數(shù)量多且結(jié)構(gòu)均勻的微晶玻璃。具體過程為將步驟(3)中的混合原料經(jīng)1200 1350°C熔制4 5h，得熔融玻璃液；將熔融玻璃液倒入模具中成型，將成型后的玻璃在500 550°C下退火0. 5 1. Oh,然后隨爐冷卻至室溫；接著再于600 700°C熱處理2h，制得微晶玻璃。優(yōu)選地，澄清過程中使用硝酸鈉、碳酸鈉和氧化銻中的一種或幾種作為澄清劑。更優(yōu)選地，澄清劑與熔融玻璃液按重量比為2% 5%混合。本發(fā)明制得的微晶玻璃為CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)，性能參數(shù)為硬度7. 5 7. 8、抗折強度60 70Mpa、抗壓強度360 370Mpa、耐酸98%和耐堿99%。本發(fā)明提供的一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，具有以下有益效果(1)能減少或消除廢舊玻璃對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，并能變廢為寶，有效利用廢舊玻璃生產(chǎn)高品位的微晶玻璃制品，獲得巨大的經(jīng)濟和社會效益。本發(fā)明自主開發(fā)利用廢舊玻璃循環(huán)再造微晶玻璃，最大限度資源化，提高廢舊玻璃的附加值。廢舊玻璃循環(huán)再造微晶玻璃裝飾板取了代陶瓷“挖田取泥”、天然石材“開山取石”通過破壞植被、耕地等生態(tài)環(huán)境的傳統(tǒng)模式，符合綠色環(huán)保理念與社會責任，符合時代的要求。(2)能減少或消除鈷渣對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，并能變廢為寶，用于生產(chǎn)高品質(zhì)微晶玻璃。鈷渣中含量較高的ZnO有利于提高微晶玻璃的成型性，從而能降低微晶玻璃制備過程的的熔融溫度，還能提高微晶玻璃的耐堿性。另外，鈷渣中的CoO和CuO可以作為微晶玻璃的著色劑。本發(fā)明將鈷渣作為輔料加入到廢舊玻璃中制備得到了耐堿性較好的微晶玻璃，不僅促進了鈷渣的循環(huán)利用，還降低了生產(chǎn)能，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。(3)提供了一種機械強度高和耐堿性較好的微晶玻璃。
具體實施例方式以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。實施例一本發(fā)明提供了一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括以下步驟(1)取廢舊玻璃，其主要成分為=SiO2 70%, Al2O3 1. 2%, CaO 7%, K2O 0.6%禾口
Na2O 14%。將廢舊玻璃精選、清洗、破碎成玻璃粉末。(2)取鈷渣，含有(按重量分數(shù)比計)Zn 10%,Cu l%,Co 0.2%和Ni 1%、將鈷
渣破碎成鈷渣粉末。(3)將廢舊玻璃、鈷渣、TiO2、石灰石和氧化鋁按重量比為30 10 1 7 7的
比例混合，制得玻璃混合原料。(4)將步驟(3)中的混合原料經(jīng)1200°C熔制5h，得熔融玻璃液；按與熔融玻璃液重量比為2%加入硝酸鈉、碳酸鈉和氧化銻，混合，將熔融玻璃液倒入模具中成型，將成型后的玻璃在500°C下退火lh，然后隨爐冷卻至室溫；接著再于700°C熱處理2h，制得微晶玻璃。本發(fā)明制得的微晶玻璃為CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)，性能參數(shù)為硬度7. 5、抗折強度 60Mpa、抗壓強度360Mpa、耐酸98%和耐堿99%。實施例二本發(fā)明提供了一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括以下步驟(1)取廢舊玻璃，其主要成分為=SiO2 75%, Al2O3 0. 8%, CaO 13%, K2O 0. 6%禾口 Na2O 10%。將廢舊玻璃精選、清洗、破碎成玻璃粉末。(2)取鈷渣，含有(按重量分數(shù)比計)Zn 35%, Cu 3%, Co 3%和Ni 1%。將鈷渣破碎成鈷渣粉末。(3)將廢舊玻璃、鈷渣、TiO2、石灰石和氫氧化鋁按重量比為50 20 1 8 8 的比例混合，制得玻璃混合原料。(4)將步驟(3)中的混合原料經(jīng)1300°C熔制4h，得熔融玻璃液；按與熔融玻璃液重量比為3%加入硝酸鈉、碳酸鈉和氧化銻，混合，將熔融玻璃液倒入模具中成型，將成型后的玻璃在550°C下退火0. 5h，然后隨爐冷卻至室溫；接著再于700°C熱處理2h，制得微晶玻
^^ ο本發(fā)明制得的微晶玻璃為CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)，性能參數(shù)為硬度7. 8、抗折強度 65Mpa、抗壓強度362Mpa、耐酸98%和耐堿99%。實施例三本發(fā)明提供了一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括以下步驟(1)取廢舊玻璃，其主要成分為=SiO2 80%, Al2O3 1.0%, CaO 8%, K2O 0. 4%和 Na2O 10%。將廢舊玻璃精選、清洗、破碎成玻璃粉末。(2)取鈷渣，含有(按重量分數(shù)比計)Zn 20%,Cu 2%,Co 1%和慰1%。將鈷渣破碎成鈷渣粉末。(3)將廢舊玻璃、鈷渣、TiO2,石灰石、氧化鋁和氧化鈉按重量比為 20 10 1 2 1 1的比例混合，制得玻璃混合原料。(4)將步驟(3)中的混合原料經(jīng)1350°C熔制4h，得熔融玻璃液；按與熔融玻璃液重量比為5%加入硝酸鈉、碳酸鈉和氧化銻，混合，將熔融玻璃液倒入模具中成型，將成型后的玻璃在550°C下退火0. 5h，然后隨爐冷卻至室溫；接著再于700°C熱處理2h，制得微晶玻
^^ ο本發(fā)明制得的微晶玻璃為CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)，性能參數(shù)為硬度7. 8、抗折強度 70Mpa、抗壓強度370Mpa、耐酸98%和耐堿99%。
權(quán)利要求
1.一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)取廢舊玻璃，精選、清洗并破碎，制得玻璃粉末；(2)取鈷渣，破碎，制得鈷渣粉末；(3)將所述玻璃粉末和所述鈷渣粉末混合，并加入晶核劑和助劑，混合均勻，制得混合原料；(4)將所述混合原料在高溫下熔制得到熔融玻璃液，待其澄清均化后成型，經(jīng)退火后熱處理進行核化和晶化，制得微晶玻璃。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述廢舊玻璃含有以下主要組分Si02 70 80%，Al2O3 0. 8 1. 2%，CaO 7 13%，K2O 0. 2 0. 6%，Na2O 10 14%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述鈷渣含有(按重量份數(shù)比計):Zn 10 35%、Cu 1 3%、Co 0. 2 3%和 Ni 0 1%。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中所述晶核劑為1102或&203。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中所述助劑為石灰石和氧化鋁的混合物，或者石灰石與氫氧化鋁的混合物，或者前兩個混合物與Na20、K2O和B2O3中的一種或幾種的組合物。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中所述廢舊玻璃和所述鈷渣按重量比為2 3 1混合，再加入與所述廢舊玻璃重量比為1 20 100的所述晶核劑， 以及與所述廢舊玻璃重量比為12 5的所述助劑。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中所述廢舊玻璃、所述鈷渣、所述晶核劑和所述助劑按重量比為50 20 1 16的的比例混合。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述熔制溫度為1200 1350°C，所述熔制時間為4 6h。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述退火溫度為500 550°C，所述退火時間為0. 5 LOh0
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述熱處理溫度為600 700°C，所述熱處理時間為2h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用廢舊玻璃生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括以下步驟(1)取廢舊玻璃，精選、清洗并破碎，制得玻璃粉末；(2)取鈷渣，破碎，制得鈷渣粉末；(3)將玻璃粉末和鈷渣粉末混合，并加入晶核劑和助劑，混合均勻，制得混合原料；(4)將混合原料在高溫下熔制得到熔融玻璃液，待其澄清均化后成型，經(jīng)退火后熱處理進行核化和晶化，制得微晶玻璃。本發(fā)明既能減少或消除廢舊玻璃和鈷渣對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，又能變廢為寶，將鈷渣作為主要輔料與其他助劑加入到廢舊玻璃中制備得到了高品位的微晶玻璃，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號C03C10/14GK102372439SQ201010254840
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者張翔, 王珍萍, 許開華 申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司