專(zhuān)利名稱(chēng)：利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種建筑建材行業(yè)產(chǎn)品，特別是涉及利用大量的北方渤海沿海的海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
海砂，是指受海水侵蝕而沒(méi)有經(jīng)過(guò)淡化處理的砂，多來(lái)自海水和河流交界的地方。海砂成份較為復(fù)雜、表面有一定光滑性，雜質(zhì)含量多，常混有貝殼碎片和含較多鹽分，海砂主要成分都是石英，還有少量的長(zhǎng)石和白云母。它的來(lái)源主要是砂巖和花崗巖風(fēng)化的殘留礦物。 海砂是海洋礦產(chǎn)資源，即海中的砂石，在城市建設(shè)上使用十分廣泛，海砂正成為僅次于石油天然氣的第二大海洋礦產(chǎn)。大部分海砂含有過(guò)量氯離子，會(huì)腐蝕鋼筋混凝土當(dāng)中的鋼筋， 最終導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的破壞，在一定程度上會(huì)縮短建筑物的安全使用壽命。海砂的特征是氯化物質(zhì)、硫化物質(zhì)含量過(guò)高，一般的混凝土也是很少采用的。為此，在2004年8月份，國(guó)家建設(shè)部就出臺(tái)了一個(gè)《關(guān)于嚴(yán)格建筑用海砂管理的意見(jiàn)》，意見(jiàn)中提到，海砂的開(kāi)采、除鹽處理、混凝土拌制等過(guò)程都有嚴(yán)格的規(guī)定，而且建筑工程中采用的海砂必須是經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的淡化處理，如果要使用的話(huà)，在鋼筋混凝土中，海砂的氯離子含量不應(yīng)大于萬(wàn)分之六。這個(gè)成分如果超標(biāo)的話(huà)，在經(jīng)混凝土攪拌后用在工程建設(shè)中會(huì)對(duì)鋼筋有嚴(yán)重的腐蝕作用。我國(guó)的海砂資源大致可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是分布在海岸和近岸海域的海岸海砂， 另一類(lèi)是分布在陸架淺海的淺海海砂。海岸海砂主要分布在山東、遼寧、福建、廣東、廣西、 海南等省份；淺海海砂主要分布在臺(tái)灣淺灘、瓊州海峽東口、珠江口外等。2000年，全國(guó)海砂開(kāi)采量約9000多萬(wàn)噸，產(chǎn)值約22. 5億元，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展做出了較大的貢獻(xiàn)。微晶板材，又稱(chēng)玻璃陶瓷，是特定組合的多種原料在特定的溫控下經(jīng)過(guò)微晶化熱處理工藝過(guò)程形成的具有微晶體的多相復(fù)合固體材料。具有優(yōu)良的理化性能，其莫氏硬度為5. 5 8，抗壓強(qiáng)度為360 680ΜΡει，抗折強(qiáng)度為30 70MPa，抗沖擊強(qiáng)度為2. 0 4. 8Kg/cm2,光澤度為80 110°C，膨脹系數(shù)為(10 80) X 10_70C，吸水率<0. 05%,具有良好的耐酸堿性能，經(jīng)拋光后的板材產(chǎn)品表面具有美倫美幻、感觀高雅的紋理和晶瑩柔和的光澤，更受到建筑設(shè)計(jì)界和業(yè)主的青睞，因色澤美觀、外表華麗、耐磨損、不退色、耐腐蝕、安全、環(huán)保、衛(wèi)生、自潔等特殊性能，使微晶板材成為二十一世紀(jì)天然石材和陶瓷面磚的最佳替代產(chǎn)品，成為國(guó)際流行的環(huán)保建筑裝飾新材料，被廣泛應(yīng)用于中高檔級(jí)賓館、飯店、商場(chǎng)、 寫(xiě)字樓、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、住宅等建筑物中，用于內(nèi)、外墻、地面、臺(tái)面的裝飾裝潢以及市場(chǎng)上其它眾多的中高檔建筑如賓館、商場(chǎng)、郵局、電信局、醫(yī)院、銀行、電力、城市建設(shè)等公共場(chǎng)所。在歐、美、俄、日國(guó)家，微晶板材的研究起步較早，微晶板材七十年代開(kāi)始流行，目前只有少數(shù)工業(yè)比較先進(jìn)的國(guó)家如美國(guó)、前蘇聯(lián)和日本能組織工業(yè)化生產(chǎn)，他們是用純化學(xué)原料SiO2, Al2O3，CaO, MgO等配制而成，其生產(chǎn)方法主要有兩種，一種是壓延法，先將微晶板材原料機(jī)壓成型，然后再進(jìn)行晶化；另一種是水淬法，先將微晶板材原料熔化成玻璃渣料，再機(jī)壓成型或利用匣缽成型，最后進(jìn)行晶化。在起始階段，產(chǎn)品主要使用礦渣與其它玻璃原料混合熔化后，采用壓延法工藝生產(chǎn)制成平板結(jié)晶化玻璃，再經(jīng)拋磨后，使之具有漂亮花紋的板材，用于建筑裝飾。七十年代中期，日本率先研制出燒結(jié)法微晶板材并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，核心技術(shù)一直由日本人壟斷，我國(guó)長(zhǎng)期依靠進(jìn)口。微晶板材采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生污染物，并可大量利用礦山尾礦、煤矸石、粉煤灰等工業(yè)和城市固體廢棄物作為生產(chǎn)所需原料，節(jié)省自然資源，故早在 1987年就被國(guó)際環(huán)保組織認(rèn)定為“可持續(xù)發(fā)展的綠色建材”。二十多年來(lái)，微晶板材以其獨(dú)特優(yōu)越的美感、高檔質(zhì)感、理化性能指標(biāo)以及“安全、健康、衛(wèi)生”的環(huán)保性能已被世界各國(guó)的建筑行業(yè)所認(rèn)同，并廣泛應(yīng)用于地鐵、賓館、酒樓、機(jī)場(chǎng)、商業(yè)大廈等各類(lèi)高級(jí)場(chǎng)館中。 1998年6月，在意大利卡拉拉國(guó)際博覽會(huì)和德國(guó)紐倫堡國(guó)際石材博覽會(huì)上，日本NEG公司在歐洲的代理商推出了超薄型微晶板材和防滑型微晶板材，立即國(guó)際建筑業(yè)界的高度關(guān)注。近幾年來(lái)，對(duì)海岸海砂經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，反復(fù)的總結(jié)實(shí)驗(yàn)，終于克服了種種難題， 研制了利用北方海岸海砂生產(chǎn)中高檔微晶材料一微晶板材、微晶磚等等系列產(chǎn)品，通過(guò)添加不同的著色劑，生產(chǎn)出具有高性能、低成本的深色系列的尾礦微晶板材，達(dá)到了資源的再回收利用，有利于環(huán)境保護(hù)，又提高了材料的技術(shù)含量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為海岸海砂更深進(jìn)一步的利用，提升海岸海砂的利用價(jià)值，提供了一條切實(shí)可行的途徑和方向，堅(jiān)持開(kāi)發(fā)中環(huán)保，環(huán)保中開(kāi)發(fā)的互利互惠的雙贏發(fā)展思路，亦間接地解決了沿海海岸環(huán)境污染，改善了沿海生態(tài)環(huán)境，為發(fā)展沿海循環(huán)經(jīng)濟(jì)探索出一條資源互利互惠長(zhǎng)效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)發(fā)展、 沿海地區(qū)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的共贏之路。同時(shí)通過(guò)海岸海砂的資源化利用，可節(jié)省大量石英巖石礦產(chǎn)資源消耗、節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、解決了利用石英巖石礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，達(dá)到環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，促進(jìn)了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用為海岸海砂綜合利用，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)一步拓展了海岸海砂的利用，對(duì)提升海岸海砂的綜合利用價(jià)值具有重要的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，利用大量海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝的目的，提供一種利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，它選用北方渤海海岸海砂為主要原料，配以適量重鈣礦產(chǎn)品，可以不用或少用金屬氧化物，降低熔化溫度，降低晶化溫度，縮短晶化保溫時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)省能源，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。本發(fā)明利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，利用渤海海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，選用的海岸海砂的物理性質(zhì)顆粒直徑0. 02 0. 8毫米，比重 2. 55 2. 65，主要化學(xué)成分是無(wú)機(jī)的非金屬硅酸鹽，含有少量硫酸鹽、鎂氯化合物、鐵的氧化物、鈉氯化合物、鈣氯化合物等等，其中包括Si02、Fe2O3> FeO, CaO、Na2O、k20, MgO等，其化學(xué)成份為 Si0297. 10%, Al2O3O. 34%, Fe2O3 0. 86%，CaO 0. 55%，Na2O 0. 5%，k200. 35% 等，它是高硅、高鐵的海砂，對(duì)微晶板材組成比較有利。本發(fā)明利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，利用渤海海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝包括下列步驟
1.混合原料將原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻
海岸海砂粒度0. 02 0. 8mm 45 60%
重鈣粒度0. 1 2. 2mm25 45%
工業(yè)純堿2 5. 5%
工業(yè)硼砂0 3%工業(yè)氧化鋁3 6%
工業(yè)碳酸鋇1 6%
工業(yè)氧化鋅0 5%
澄清劑0 1%
著色劑0 8%
注其中所說(shuō)的著色劑包括Cr203、CoO, CuO、氧化鎳、氧化亞鎳、氧化鐵、氧化錳、鎘紅、 鎘黃、硒粉等對(duì)微晶板材具有著色效果的原料；
2.高溫熔化將上述混合原料放入玻璃熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度1450 1550 0C ；
3.水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑0 6mm的顆粒料；
4.裝模將上述粒料裝入模具內(nèi)；
5.加熱晶化將上述布好粒料的模具放入晶化窯爐內(nèi)加熱晶化，晶化溫度850 1180°C，晶化保溫時(shí)間10 100分鐘；
6.出窯在晶化窯內(nèi)退火，退火至溫度150 250°C，時(shí)間3 10小時(shí)，出窯冷卻；
7.脫模出窯冷卻，把模具內(nèi)的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板區(qū)域，待加工；
8.加工處理對(duì)微晶毛板進(jìn)行研磨、拋光、切割，包裝為成品，待售。本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝采用水淬燒結(jié)晶化法，水淬燒結(jié)晶化法是將特定的配合原料熔化成玻璃液流出，經(jīng)水淬壓片后，成為特定范圍細(xì)度的小顆粒，然后干燥鋪放在特制耐火材料模具上，進(jìn)入晶化窯爐，完成熱處理受控晶化過(guò)程而成為微晶毛板，出窯冷卻后，再進(jìn)行磨拋處理，切割包裝為成品。本生產(chǎn)工藝獨(dú)到之處是應(yīng)用了表面玻璃粒料預(yù)處理工藝和多階段工序的受控晶化熱處理工藝新技術(shù)，并使用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水準(zhǔn)的熱工界面柔性調(diào)整控制系統(tǒng)技術(shù)，最大限度地縮小了在窯內(nèi)燃燒過(guò)程中的各個(gè)階段性溫差，確保形成產(chǎn)品的最低可控制平整度指標(biāo)，并使得產(chǎn)品表面晶紋和立體效果達(dá)到最佳狀態(tài)，從而使產(chǎn)品各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)得到大幅度提高。


圖1為本發(fā)明利用長(zhǎng)石生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝流程圖。由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化處理6、出窯7、檢驗(yàn)8、磨拋9、切割10、檢驗(yàn) 11、包裝12、成品13組成。用本發(fā)明利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)的微晶板材，該種微晶板材的機(jī)械性能及理化指標(biāo)為
比重2. 6 ‘ 2. 75耐酸率>98%莫式硬度6. 0 ‘ 8. 5光澤度>90光澤單位抗拉強(qiáng)度320 ‘ 420mpa吸水率<0.05%抗折強(qiáng)度38 ‘62 mpa耐堿率>96%
本發(fā)明利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，主要是充公利用大量渤海海岸海砂為主要原料，配以適量的重鈣，可不用和少用金屬氧化物，大大降低原料成本，降低晶化溫度和縮短晶化時(shí)間，可連續(xù)生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)量提高，節(jié)省能源，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 下面結(jié)合實(shí)施例做進(jìn)一步描述 實(shí)施例一海岸海砂 49.45% 重鈣27.96% 工業(yè)碳酸鋇 4. 26%
工業(yè)純堿 5.73% 工業(yè)硼砂 2.；35% 工業(yè)氧化鋅 3.71% 工業(yè)氧化鋁6.33% 澄清劑0.2% 著色劑0%
將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1500°C溫度熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成6 mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1150°C進(jìn)行晶化，晶化保溫時(shí)間60分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間8小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得到淺蔥青色微晶板材成品。實(shí)施例二
海岸海砂 46.09% 重鈣35.88% 工業(yè)碳酸鋇 4. 14%
工業(yè)純堿 4. 36% 工業(yè)硼砂 2. 23% 工業(yè)氧化鋅 1. 20% 工業(yè)氧化鋁4.59% 澄清劑0.5% 著色劑1%
將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1520°C溫度熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成6 mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1160°C進(jìn)行晶化，晶化保溫時(shí)間50分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間9小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得到淺米黃色微晶板材成品。實(shí)施例三
海岸海砂 54.60% 重鈣25.80% 工業(yè)碳酸鋇 3. 50%
工業(yè)純堿 4. 36% 工業(yè)硼砂 2. 00% 工業(yè)氧化鋅 3. 20% 工業(yè)氧化鋁6.14% 澄清劑0.3% 著色劑0.1%
將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1550°C溫度熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成6 mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1180°C進(jìn)行晶化，晶化保溫時(shí)間40分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間9小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得到灰色微晶板材成品。
權(quán)利要求
1.利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于包括下列步驟 (1).混合原料將原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻海岸海砂粒度0. 02 0. 8mm 45 60%重鈣粒度0. 1 2. 2mm 25 45%工業(yè)純堿2 5. 5%工業(yè)硼砂0 3%工業(yè)氧化鋁3 6%工業(yè)碳酸鋇1 6%工業(yè)氧化鋅0 5%澄清劑0 1%著色劑0 8%其中所說(shuō)的著色劑包括Cr203、Co0、Cu0、氧化鎳、氧化亞鎳、氧化鐵、氧化錳、鎘紅、鎘黃、 硒粉等對(duì)微晶板材具有著色效果的原料；(2).高溫熔化將上述混合原料放入玻璃熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度1450 1550 0C ；(3).水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑0 6mm的顆粒料；(4).裝模將上述粒料裝入模具內(nèi)；(5).加熱晶化將上述布好粒料的模具放入晶化窯爐內(nèi)加熱晶化，晶化溫度850 1180°C，晶化保溫時(shí)間10 100分鐘；(6).出窯在晶化窯內(nèi)退火，退火至溫度150 250°C，時(shí)間3 10小時(shí)，出窯冷卻；(7).脫模出窯冷卻，把模具內(nèi)的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板區(qū)域，待加工；(8).加工處理對(duì)微晶毛板進(jìn)行研磨、拋光、切割，包裝為成品，待售。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，海岸海砂中本身含有鐵的氧化物，對(duì)微晶板材具有一定的著色作用，其中所說(shuō)的著色劑包括Cr203、Co0、 CuO、氧化鎳、氧化亞鎳、氧化鐵、氧化錳、鎘紅、鎘黃、硒粉等等對(duì)微晶板材具有著色效果的原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于水淬燒結(jié)晶化法是將特定的配合原料熔化成玻璃液流出，經(jīng)水淬壓片后，成為特定范圍細(xì)度的小顆粒，然后干燥鋪放在特制耐火材料模具上，進(jìn)入晶化窯爐，完成熱處理受控晶化過(guò)程而成為微晶毛板，出窯冷卻后，再進(jìn)行磨拋處理，切割包裝為成品。
4.本生產(chǎn)工藝獨(dú)到之處是應(yīng)用了表面玻璃粒料預(yù)處理工藝和多階段工序的受控晶化熱處理工藝新技術(shù)，并使用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水準(zhǔn)的熱工界面柔性調(diào)整控制系統(tǒng)技術(shù)，最大限度地縮小了在窯內(nèi)燃燒過(guò)程中的各個(gè)階段性溫差，確保形成產(chǎn)品的最低可控制平整度指標(biāo)， 并使得產(chǎn)品表面晶紋和立體效果達(dá)到最佳狀態(tài)，從而使產(chǎn)品各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)得到大幅度提高；根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于其生產(chǎn)工藝流程是由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化處理6、出窯7、檢驗(yàn)8、磨拋9、 切割10、檢驗(yàn)11、包裝12、成品13組成；用本發(fā)明利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)的微晶板材，結(jié)構(gòu)主晶相為β —娃灰石，該種微晶板材的機(jī)械性能及理化指標(biāo)為比重2. 6 ‘ 2. 75耐酸率>98%莫式硬度6. 0 ‘ 8. 5光澤度>90光澤單位抗拉強(qiáng)度320 ‘ 420mpa吸水率<0.05%抗折強(qiáng)度38 ‘62 mpa耐堿率>96% ο
全文摘要
本發(fā)明利用海岸海砂生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，配方除大量的海岸海砂外還包括重鈣砂(或粉)、工業(yè)氧化鋁、工業(yè)純堿、工業(yè)碳酸鋇、工業(yè)氧化鋅、澄清劑及著色劑，其主要生產(chǎn)工藝是將上述原料混拌均勻，放入熔化窯爐內(nèi)經(jīng)1450~1550℃熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成0~6mm顆粒，裝入模具后進(jìn)入晶化窯內(nèi)經(jīng)850~1180℃晶化燒成，晶化保溫時(shí)間10~100分鐘，然后退火出窯，經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割、包裝后即得各種顏色的微晶板成品，本發(fā)明充分利用海岸海砂資源，具有節(jié)省能源，成本低，晶化溫度低，晶化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品合格率高特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C03B32/02GK102557450SQ20111043853
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月25日
發(fā)明者梁東成, 趙保華, 趙玉嶺, 鄒辭陽(yáng) 申請(qǐng)人:淄博鈺晶新型材料科技有限公司