一種煤矸石微晶玻璃及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微晶玻璃材料領域，確切地說是一種煤矸石微晶玻璃及其制備方法。
【背景技術】
[0002]微晶玻璃又稱微晶玉石或陶瓷玻璃，是將特定組成的玻璃在可控條件下進行晶化處理制備出的一種微晶相和玻璃相復合的固相材料，其集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優(yōu)點，是一類獨特的新型材料。
[0003]煤矸石作為采煤和洗煤過程中排放的固體廢物，含有制備微晶玻璃的大多數(shù)化學組分。理論上說，可作為制備微晶玻璃的原料，在解決煤矸石占用大量土地、污染環(huán)境等問題的同時，制備出具備良好力學、耐磨和耐腐蝕性能，可應用于建筑、生物醫(yī)學、電子工業(yè)等各個領域的煤矸石微晶玻璃。
[0004]以煤矸石為原料制備微晶玻璃材料的專利文獻已有報道:CN101698570A公開了一種利用煤矸石制備的遠紅外微晶玻璃纖維；CN103030288A公開了一種以煤矸石為主料的微晶玻璃，但生產過程中，配料復雜，燒制溫度高、時間長，能耗高，在很大程度上限制了其市場推廣。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是:針對上述已有技術的不足，提供一種配料簡單，燒制溫度低、時間短，生產工藝簡單，煤矸石利用率高的煤矸石微晶玻璃，該微晶玻璃具有力學性能高，耐腐蝕等優(yōu)良性能。
[0006]上述目的通過以下方案實現(xiàn):
一種煤矸石微晶玻璃，其特征在于，以質量百分比計，由以下原料制成:
煤矸石62-73%，氧化鎂7-8%，純堿19-31%。
[0007]所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于，
所述煤矸石中以質量百分比計，包括以下原料成分:二氧化硅51-53%、氧化鋁21-23%、氧化鐵3-4%、氧化I丐1-2%、氧化鎂0.3-0.4%、氧化鉀1-1.5%、氧化鈉0.5-0.7%，余量為雜質。
[0008]所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于，
所述煤矸石中以質量百分比計，包括以下原料成分:二氧化硅52.37%、氧化鋁22.23%、氧化鐵3.77%、氧化|丐1.76%、氧化鎂0.32%、氧化鉀1.13%、氧化鈉0.64%，余量為雜質。
[0009]所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)將球磨、過篩的煤矸石與氧化鎂和純堿按煤矸石62-73%，氧化鎂7-8%，純堿19-31%混合均勻，制得玻璃配合料；
2)將玻璃配合料置于高溫爐內升溫加熱到1300-1400°C，保溫1.8-2.2h，制得玻璃液；
3)將制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、過75μ m篩，得到基礎玻璃粉末；
4)將得到的基礎玻璃粉末與適量無水乙醇混合均勻，置入預先準備的剛模內，6-1OMPa壓力下成型微晶玻璃生坯； 5)將制得的生坯放入電阻爐內升溫加熱至900-1050°C，保溫1.8-2.2h，隨爐冷卻至室溫，得到煤矸石微晶玻璃。
[0010]所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，步驟I)中所述煤矸石細度應控制在不超過96 μ m。
[0011]所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的加熱速率，900°C 以下為 15°C /min，900°C 以上為 5°C /min。
[0012]所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，步驟5)中，所述的加熱速率為3°C /min。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:
(1)煤矸石微晶玻璃的配方組成簡單:本發(fā)明配方組成簡單，只需以煤矸石為主料，夕卜加一定量的氧化鎂和純堿，僅3種原料。而中國專利CN101698570A公布的方法中的原材料至少有9種；中國專利CN103030288A公布的方法中原材料有23種。簡單的配方組成對實際生產有利；
(2)能耗低:本發(fā)明煤矸石微晶玻璃熔制溫度為1300-1400°C，保溫時間為1.8-2.2h ;熱處理溫度為900-1050 °C，保溫時間為1.8-2.2h。而中國專利CN103030288A公布的方法中，煤矸石微晶玻璃熔制溫度為1540-1600°C，保溫時間為2-3h ;熱處理溫度高達1220-1260°C，保溫時間為3-3.5h。燒制溫度的降低、保溫時間的縮短有利于降低煤矸石微晶玻璃的生產成本，為煤矸石微晶玻璃的大規(guī)模市場推廣提供可能；
(3)工藝流程簡單:本發(fā)明采用一步燒結法制備工藝，便于操作。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
1、備料
煤矸石、氧化鎂、純堿，各種成分用量按重量份為:
煤矸石62份、氧化鎂7份、純堿31份；
2、制備過程
1)將球磨、過篩的煤矸石按預設比例與氧化鎂和純堿混合均勻，制得玻璃配合料；
2)將玻璃配合料置于高溫爐內以15°C/min的速度升溫至900°C后再以5°C /min的速度升溫至1300°C，保溫2h，制得玻璃液；
3)將制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、過75μ m篩，得到基礎玻璃粉末；
4)將得到的基礎玻璃粉末與適量無水乙醇混合均勻，置入預先準備的剛模內，SMPa壓力下成型微晶玻璃生坯；
5)將制得的生坯放入電阻爐內，以3°C/min的速度升溫至900°C，保溫2h，隨爐冷卻至室溫，得到煤矸石微晶玻璃。
[0015]3、產品性能:
抗壓強度160.2MPa、吸水率0.076%、體積密度2.48g/cm 3、耐酸質量損失率0.35%、耐堿質量損失率0.06%。
[0016]實施例2:
1、備料煤矸石、氧化鎂、純堿，各種成分用量按重量份為:
煤矸石67份、氧化鎂8份、純堿25份；
2、制備過程
1)將球磨、過篩的煤矸石按預設比例與氧化鎂和純堿混合均勻，制得玻璃配合料；
2)將玻璃配合料置于高溫爐內以15°C/min的速度升溫至900°C后再以5°C /min的速度升溫至1350°C，保溫2h，制得玻璃液；
3)將制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、過75μ m篩，得到基礎玻璃粉末；
4)將得到的基礎玻璃粉末與適量無水乙醇混合均勻，置入預先準備的剛模內，SMPa壓力下成型微晶玻璃生坯；
5)將制得的生坯放入電阻爐內，以3°C/min的速度升溫至1000°C，保溫2h，隨爐冷卻至室溫，得到煤矸石微晶玻璃；
3、產品性能
抗壓強度167.4MPa、吸水率0.000%、體積密度2.46g/cm 3、耐酸質量損失率0.41%、耐堿質量損失率0.02%。
[0017]實施例3:
1、備料
煤矸石、氧化鎂、純堿，各種成分用量按重量份為:
煤矸石73份、氧化鎂8份、純堿19份；
2、制備過程
1)將球磨、過篩的煤矸石按預設比例與氧化鎂和純堿混合均勻，制得玻璃配合料；
2)將玻璃配合料置于高溫爐內以15°C/min的速度升溫至900°C后再以5°C /min的速度升溫至1400°C，保溫2h，制得玻璃液；
3)將制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、過75μ m篩，得到基礎玻璃粉末；
4)將得到的基礎玻璃粉末與適量無水乙醇混合均勻，置入預先準備的剛模內，SMPa壓力下成型微晶玻璃生坯；
5)將制得的生坯放入電阻爐內，以3°C/min的速度升溫至1050°C，保溫2h，隨爐冷卻至室溫，得到煤矸石微晶玻璃。
[0018]3、產品性能
抗壓強度206.9MPa、吸水率0.017%、體積密度2.42g/cm 3、耐酸質量損失率0.16%、耐堿質量損失率0.02%。
[0019]顯然，增加煤矸石在原料中的重量份，對材料各項性能提升有利，但會提高微晶玻璃的燒制溫度，對節(jié)能不利。當追求低能耗煤矸石微晶玻璃時，可采用實施例1 ;當追求大摻量煤矸石時，可采用實施例3。
[0020]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明還可以有許多變形。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種煤矸石微晶玻璃，其特征在于，以質量百分比計，由以下原料制成: 煤矸石62-73%，氧化鎂7-8%，純堿19-31%。2.根據(jù)權利要求1所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于， 所述煤矸石中以質量百分比計，包括以下原料成分:二氧化硅51-53%、氧化鋁21-23%、氧化鐵3-4%、氧化I丐1-2%、氧化鎂0.3-0.4%、氧化鉀1-1.5%、氧化鈉0.5-0.7%，余量為雜質。3.根據(jù)權利要求1所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于， 所述煤矸石中以質量百分比計，包括以下原料成分:二氧化硅52.37%、氧化鋁22.23%、氧化鐵3.77%、氧化|丐1.76%、氧化鎂0.32%、氧化鉀1.13%、氧化鈉0.64%，余量為雜質。4.一種如權利要求1所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 將球磨、過篩的煤矸石與氧化鎂和純堿按煤矸石62-73%，氧化鎂7-8%，純堿19-31%混合均勻，制得玻璃配合料； 將玻璃配合料置于高溫爐內升溫加熱到1300-1400°C，保溫1.8-2.2h，制得玻璃液； 將制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、過75 μ m篩，得到基礎玻璃粉末； 將得到的基礎玻璃粉末與適量無水乙醇混合均勻，置入預先準備的剛模內，6-1OMPa壓力下成型微晶玻璃生坯； 將制得的生坯放入電阻爐內升溫加熱至900-1050°C，保溫1.8-2.2h，隨爐冷卻至室溫，得到煤矸石微晶玻璃。5.根據(jù)權利要求4所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，步驟I)中所述煤矸石細度應控制在不超過96 μ m。6.根據(jù)權利要求4所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的加熱速率，900°C以下為15°C /min，900°C以上為5°C /min。7.根據(jù)權利要求4所述的煤矸石微晶玻璃的制備方法，其特征在于，步驟5)中所述的加熱速率為3°C /min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤矸石微晶玻璃及其制備方法。微晶玻璃由下述重量份的原料組成：煤矸石62-73%，氧化鎂7-8%，純堿19-31%。本發(fā)明通過優(yōu)化微晶玻璃的化學組成和生產工藝，制得機械強度高、耐腐蝕性良好的微晶玻璃，可很好的滿足建筑行業(yè)對耐化學腐蝕的要求，將其作為裝飾材料，具有超強的抗污染性能。本發(fā)明配料簡單，制備工藝便于操作，生產周期短、成本低。
【IPC分類】C03C10/00, C03C6/00
【公開號】CN105130186
【申請?zhí)枴緾N201510509474
【發(fā)明人】孫道勝, 管艷梅, 劉開偉, 王愛國, 李燕, 徐海燕, 胡梅梅
【申請人】安徽建筑大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月19日