一种煤矸石微晶玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微晶玻璃材料领域，确切地说是一种煤矸石微晶玻璃及其制备方法。
【背景技术】
[0002]微晶玻璃又称微晶玉石或陶瓷玻璃，是将特定组成的玻璃在可控条件下进行晶化处理制备出的一种微晶相和玻璃相复合的固相材料，其集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，是一类独特的新型材料。
[0003]煤矸石作为采煤和洗煤过程中排放的固体废物，含有制备微晶玻璃的大多数化学组分。理论上说，可作为制备微晶玻璃的原料，在解决煤矸石占用大量土地、污染环境等问题的同时，制备出具备良好力学、耐磨和耐腐蚀性能，可应用于建筑、生物医学、电子工业等各个领域的煤矸石微晶玻璃。
[0004]以煤矸石为原料制备微晶玻璃材料的专利文献已有报道:CN101698570A公开了一种利用煤矸石制备的远红外微晶玻璃纤维；CN103030288A公开了一种以煤矸石为主料的微晶玻璃，但生产过程中，配料复杂，烧制温度高、时间长，能耗高，在很大程度上限制了其市场推广。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:针对上述已有技术的不足，提供一种配料简单，烧制温度低、时间短，生产工艺简单，煤矸石利用率高的煤矸石微晶玻璃，该微晶玻璃具有力学性能高，耐腐蚀等优良性能。
[0006]上述目的通过以下方案实现:
一种煤矸石微晶玻璃，其特征在于，以质量百分比计，由以下原料制成:
煤矸石62-73%，氧化镁7-8%，纯碱19-31%。
[0007]所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于，
所述煤矸石中以质量百分比计，包括以下原料成分:二氧化硅51-53%、氧化铝21-23%、氧化铁3-4%、氧化I丐1-2%、氧化镁0.3-0.4%、氧化钾1-1.5%、氧化钠0.5-0.7%，余量为杂质。
[0008]所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于，
所述煤矸石中以质量百分比计，包括以下原料成分:二氧化硅52.37%、氧化铝22.23%、氧化铁3.77%、氧化|丐1.76%、氧化镁0.32%、氧化钾1.13%、氧化钠0.64%，余量为杂质。
[0009]所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)将球磨、过筛的煤矸石与氧化镁和纯碱按煤矸石62-73%，氧化镁7-8%，纯碱19-31%混合均匀，制得玻璃配合料；
2)将玻璃配合料置于高温炉内升温加热到1300-1400°C，保温1.8-2.2h，制得玻璃液；
3)将制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、过75μ m筛，得到基础玻璃粉末；
4)将得到的基础玻璃粉末与适量无水乙醇混合均匀，置入预先准备的刚模内，6-1OMPa压力下成型微晶玻璃生坯； 5)将制得的生坯放入电阻炉内升温加热至900-1050°C，保温1.8-2.2h，随炉冷却至室温，得到煤矸石微晶玻璃。
[0010]所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述煤矸石细度应控制在不超过96 μ m。
[0011]所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的加热速率，900°C 以下为 15°C /min，900°C 以上为 5°C /min。
[0012]所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述的加热速率为3°C /min。
[0013]本发明的有益效果为:
(1)煤矸石微晶玻璃的配方组成简单:本发明配方组成简单，只需以煤矸石为主料，夕卜加一定量的氧化镁和纯碱，仅3种原料。而中国专利CN101698570A公布的方法中的原材料至少有9种；中国专利CN103030288A公布的方法中原材料有23种。简单的配方组成对实际生产有利；
(2)能耗低:本发明煤矸石微晶玻璃熔制温度为1300-1400°C，保温时间为1.8-2.2h ;热处理温度为900-1050 °C，保温时间为1.8-2.2h。而中国专利CN103030288A公布的方法中，煤矸石微晶玻璃熔制温度为1540-1600°C，保温时间为2-3h ;热处理温度高达1220-1260°C，保温时间为3-3.5h。烧制温度的降低、保温时间的缩短有利于降低煤矸石微晶玻璃的生产成本，为煤矸石微晶玻璃的大规模市场推广提供可能；
(3)工艺流程简单:本发明采用一步烧结法制备工艺，便于操作。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:
1、备料
煤矸石、氧化镁、纯碱，各种成分用量按重量份为:
煤矸石62份、氧化镁7份、纯碱31份；
2、制备过程
1)将球磨、过筛的煤矸石按预设比例与氧化镁和纯碱混合均匀，制得玻璃配合料；
2)将玻璃配合料置于高温炉内以15°C/min的速度升温至900°C后再以5°C /min的速度升温至1300°C，保温2h，制得玻璃液；
3)将制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、过75μ m筛，得到基础玻璃粉末；
4)将得到的基础玻璃粉末与适量无水乙醇混合均匀，置入预先准备的刚模内，SMPa压力下成型微晶玻璃生坯；
5)将制得的生坯放入电阻炉内，以3°C/min的速度升温至900°C，保温2h，随炉冷却至室温，得到煤矸石微晶玻璃。
[0015]3、产品性能:
抗压强度160.2MPa、吸水率0.076%、体积密度2.48g/cm 3、耐酸质量损失率0.35%、耐碱质量损失率0.06%。
[0016]实施例2:
1、备料煤矸石、氧化镁、纯碱，各种成分用量按重量份为:
煤矸石67份、氧化镁8份、纯碱25份；
2、制备过程
1)将球磨、过筛的煤矸石按预设比例与氧化镁和纯碱混合均匀，制得玻璃配合料；
2)将玻璃配合料置于高温炉内以15°C/min的速度升温至900°C后再以5°C /min的速度升温至1350°C，保温2h，制得玻璃液；
3)将制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、过75μ m筛，得到基础玻璃粉末；
4)将得到的基础玻璃粉末与适量无水乙醇混合均匀，置入预先准备的刚模内，SMPa压力下成型微晶玻璃生坯；
5)将制得的生坯放入电阻炉内，以3°C/min的速度升温至1000°C，保温2h，随炉冷却至室温，得到煤矸石微晶玻璃；
3、产品性能
抗压强度167.4MPa、吸水率0.000%、体积密度2.46g/cm 3、耐酸质量损失率0.41%、耐碱质量损失率0.02%。
[0017]实施例3:
1、备料
煤矸石、氧化镁、纯碱，各种成分用量按重量份为:
煤矸石73份、氧化镁8份、纯碱19份；
2、制备过程
1)将球磨、过筛的煤矸石按预设比例与氧化镁和纯碱混合均匀，制得玻璃配合料；
2)将玻璃配合料置于高温炉内以15°C/min的速度升温至900°C后再以5°C /min的速度升温至1400°C，保温2h，制得玻璃液；
3)将制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、过75μ m筛，得到基础玻璃粉末；
4)将得到的基础玻璃粉末与适量无水乙醇混合均匀，置入预先准备的刚模内，SMPa压力下成型微晶玻璃生坯；
5)将制得的生坯放入电阻炉内，以3°C/min的速度升温至1050°C，保温2h，随炉冷却至室温，得到煤矸石微晶玻璃。
[0018]3、产品性能
抗压强度206.9MPa、吸水率0.017%、体积密度2.42g/cm 3、耐酸质量损失率0.16%、耐碱质量损失率0.02%。
[0019]显然，增加煤矸石在原料中的重量份，对材料各项性能提升有利，但会提高微晶玻璃的烧制温度，对节能不利。当追求低能耗煤矸石微晶玻璃时，可采用实施例1 ;当追求大掺量煤矸石时，可采用实施例3。
[0020]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，并不用于限制本发明。本发明还可以有许多变形。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种煤矸石微晶玻璃，其特征在于，以质量百分比计，由以下原料制成: 煤矸石62-73%，氧化镁7-8%，纯碱19-31%。2.根据权利要求1所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于， 所述煤矸石中以质量百分比计，包括以下原料成分:二氧化硅51-53%、氧化铝21-23%、氧化铁3-4%、氧化I丐1-2%、氧化镁0.3-0.4%、氧化钾1-1.5%、氧化钠0.5-0.7%，余量为杂质。3.根据权利要求1所述的煤矸石微晶玻璃，其特征在于， 所述煤矸石中以质量百分比计，包括以下原料成分:二氧化硅52.37%、氧化铝22.23%、氧化铁3.77%、氧化|丐1.76%、氧化镁0.32%、氧化钾1.13%、氧化钠0.64%，余量为杂质。4.一种如权利要求1所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 将球磨、过筛的煤矸石与氧化镁和纯碱按煤矸石62-73%，氧化镁7-8%，纯碱19-31%混合均匀，制得玻璃配合料； 将玻璃配合料置于高温炉内升温加热到1300-1400°C，保温1.8-2.2h，制得玻璃液； 将制得的所述玻璃液水淬、干燥、粉磨、过75 μ m筛，得到基础玻璃粉末； 将得到的基础玻璃粉末与适量无水乙醇混合均匀，置入预先准备的刚模内，6-1OMPa压力下成型微晶玻璃生坯； 将制得的生坯放入电阻炉内升温加热至900-1050°C，保温1.8-2.2h，随炉冷却至室温，得到煤矸石微晶玻璃。5.根据权利要求4所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述煤矸石细度应控制在不超过96 μ m。6.根据权利要求4所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的加热速率，900°C以下为15°C /min，900°C以上为5°C /min。7.根据权利要求4所述的煤矸石微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述的加热速率为3°C /min。
【专利摘要】本发明公开了一种煤矸石微晶玻璃及其制备方法。微晶玻璃由下述重量份的原料组成：煤矸石62-73%，氧化镁7-8%，纯碱19-31%。本发明通过优化微晶玻璃的化学组成和生产工艺，制得机械强度高、耐腐蚀性良好的微晶玻璃，可很好的满足建筑行业对耐化学腐蚀的要求，将其作为装饰材料，具有超强的抗污染性能。本发明配料简单，制备工艺便于操作，生产周期短、成本低。
【IPC分类】C03C10/00, C03C6/00
【公开号】CN105130186
【申请号】CN201510509474
【发明人】孙道胜, 管艳梅, 刘开伟, 王爱国, 李燕, 徐海燕, 胡梅梅
【申请人】安徽建筑大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月19日