专利名称：：锰铁渣微晶玻璃及其制备方法
技术领域：
：本发明属于微晶玻璃领域，涉及主晶相为硅灰石、透辉石和部分钙长石的矿渣微晶玻璃。特别涉及冶炼锰铁的废渣——锰铁渣和废碎玻璃作为主要原料生产微晶玻璃的
技术领域：
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背景技术：
：废渣微晶玻璃是以各种冶金废渣、工矿的尾砂和热电厂的粉煤灰等为主要原料制备的微晶玻璃。微晶玻璃，又称玻璃陶瓷，是综合玻璃和陶瓷技术发展起来的一种新型材料，是微晶体和玻璃相均匀分布的材料，其理化性能集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，如机械强度高、耐腐蚀、耐热、耐磨、抗氧化性能好、电性能优良、膨胀系数可调、热稳定性好等，且优于天然石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料，微波炉耐热系列器皿，化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等，是具有发展前途的21世纪的新型材料。因而广泛用于电子、化工、军事、航天、核工业和建筑等领域。因微晶玻璃可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料，且生产过过程中无污染，产品本身无放射性污染，故又被称为环保产品或绿色材料。到目前为止，在利用矿渣制造微晶玻璃在国内己有大量研究。如重庆市硅酸盐研究所用含钛的炉渣制微晶制品(申请号为89105864.8的中国专利)，重庆建筑工程学院利用废铬渣制造出微晶玻璃建筑饰面板(ZL90106159.X),武汉理工大学利用黄磷炉渣、钽铌尾矿制造除了微晶玻璃制品(申请号为200610019268.5的中国专利)。然而对锰铁渣为主要原料制备微晶玻璃的研究、投产未见报道。国内这类工业废渣量大，露天堆放，既占用了土地，还容易造成粉尘污染、泥石流、堵塞河道、污染水源和危害环境。
发明内容本发明的目的在于提供一种用工业废弃物锰铁渣为主要原料制备微晶玻璃及其制备方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案是用锰铁渣和废碎玻玻璃以及其4它配合料为原料，其质量百分配比为:冶炼锰铁废渣废碎玻璃粉料配合料305010302040其中锰铁渣的主要组成的质量百分比组成如下表l:表1锰铁渣的化学组成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>所述IL为烧失量。烧失量就是灼烧损失。在玻璃熔制时会跑掉的部分，包括结构水、分解出的少量气体或一些可燃物等，一般用IL表示。废碎玻璃的主要组成的质量百分比组成如下表2:表2废碎玻璃的化学组成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>其中，所述的配合料为如下品种原料和质量百分组成长石15硅石5090白云石18方解石530纯碱115其制备工艺步骤为1)原料粉碎将用于生产微晶玻璃的锰铁渣、废碎玻璃分别进行粉碎将锰铁废渣锤式粉碎过40目筛，废碎玻璃锤碎过20目筛，并进行检验化学成分。2)配料根据锰铁渣、废碎玻璃化学组成分析，对产品的要求，按质量百分比配料。3)混合将锰铁渣、废碎玻璃和配合料采用机械混合机混合均匀。4)熔制加料温度1200°C,熔制温度1450°C，保温2小时。将均匀无气泡的熔体倒于钢模中成型，然后移到退火炉中57(TC退火后随炉温自然冷却；5)差热分析根据差热曲线确定不同样品的核化、晶化温度。6)核化晶化在720"C核化，保温2小时，在92095(TC晶化，保温2小时，然后随炉温自然冷却成半成品。7)冷加工经过切割、研磨和磨抛光后成为成品。锰铁渣微晶玻璃的主要成分及质量百分比组成如下表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>所述废渣微晶玻璃的主晶相为硅灰石、透辉石和部分钙长石。所制备的微晶玻璃具有良好的机械性能和化学稳定性。其平均抗折强度高于70MPa，平均显微硬度大于800Kgf/mm2。用表面失重法测得的水解等级为I级(失重率〈0.35mg/100cm2).本发明突出的特点是以锰铁渣及碎玻璃为主要原料采用熔融法来制备微晶玻璃，以碎玻璃作为微晶玻璃的一种原料可以降低玻璃的熔制温度，有效节约能源。本发明中冶炼废渣和碎玻璃的总含量达到70%左右，充分利用了工业废弃物，并且有效的降低了原料费用。本发明的微晶玻璃具有机械强度高、硬度大、耐腐蚀性能好、耐磨等优良性能，产品可制成各类管材、板材，可广泛应用于建筑上的耐磨耐腐蚀材料或建筑装饰材料。以下用实施例对本发明作进一步的说明。附图1是本发明工艺流程示意图。具体实施方式实施例l原料配方见表4，原料化学组成见表5，计算的微晶玻璃化学组成见表6。表4实施例1的原料配方(kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表5各种原料质量百分组成<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>3.显微硬度测定用HXD-1000数字显微硬度测试仪测定样品的硬度，每个样品测三个点，用平均值表示其显微硬度。共测三个样品，最后计算三个样品的显微硬度的平均值。4.耐水性能测试采用粉末浸泡失重法进行测定(DTN12116)。将样品粉碎，取40目下、60目上微晶玻璃粉2克，于50ml容量瓶中，加水至刻度，在98士0.5。C温度下保温60分钟。测定其100112的失重率(mg/100cm2)。测试结果1.样品外观质量颜色为淡紫褐色。表面致密，无气孔等缺陷。抛光后表面光亮。2.样品的主晶相硅灰石、透辉石及其固溶体等[CaSi03、CaMg(Si03)2Ca(Mg，Al)(Si,Al)206和Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)等]。3:机械性能平均抗折强度103.2MPa,平均显微硬度1012.2kgf/mm2。4:耐水解等级l级，失重率为0.217mg/100cm2。实施例2实施例2的原料配方见表7，原料化学组成见表5，由之计算的微晶玻璃化学组成见表8.表7实施例2的原料配方(kg)原料锰铁渣废碎玻璃硅石长石方解石白云石纯碱萤石芒硝402029.21.89.53.52.633表8实施例2的微晶玻璃成分表(质量百分比)组成Si02Fe203A1203CaOMgOMn02Na2054.120.283.6623.37.9.373.525.68制备工艺原料粉碎、混合、熔制、成型、退火与样品加工同实施例1晶化处理核化温度720。C，保温两小时，晶化温度920。C，保温两小时，然后随炉温自然冷却至室温。性能测试方法同实施例l。测试结果1.样品外观质量颜色为淡紫褐色，比实施例l略淡。表面致密，无气孔等缺陷。抛光后表面光亮。2.样品的主晶相硅灰石、钙黄长石、透辉石及其固溶体等[CaSi03、CaMg(Si03)2、Ca(Mg,Fe)Si206、Ca(Mg,Al)(Si,Al)206、CaAl2Si208和Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)等]。3:机械性能平均抗折强度85.2MPa,平均显微硬度884.6kgf/mm2。4:耐水解等级l级,失重率为0.328mg/100cm2。9权利要求1、锰铁渣微晶玻璃，其主要成分及质量百分比组成如下SiO250.0～57.0Fe2O30.1～1.0Al2O33.0～5.0CaO20.0～26.0MgO8.0～11.0MnO23.2～5.0Na2O4.0～7.0主晶相为硅灰石、透辉石和部分钙长石；所制备的微晶玻璃具有良好的机械性能和化学稳定性，其平均抗折强度高于70MPa，平均显微硬度大于800Kgf/mm2；用表面失重法测得的水解等级为I级，其失重率＜0.3mg/100cm2。2、如权利要求1所述的锰铁渣微晶玻璃的制备方法，其特征在于原料品种及质量百分配比为-锰铁渣3050废碎玻璃1030粉料配合料2040其中粉料配合料为如下品种质量百分组成长石15硅石5090白云石18方解石530纯碱115其制备工艺步骤为1)原料处理将用于生产微晶玻璃的锰铁渣、废碎玻璃分别进行粉碎和筛分处理；将锰铁废渣粉碎过40目筛，废碎玻璃锤碎过20目筛；2)配料根据锰铁渣、废碎玻璃化学组成分析和确定的玻璃组成，按质量百分比配料；3)混合将锰铁渣、废碎玻璃和粉料配合料采用机械混合机混合均匀；4)熔制加料温度1200°C，熔制温度1450°C，保温2小时；将均匀无气泡的熔体倒于钢板上成型，迅速转移到退火炉中57(TC退火，然后随炉温自然冷却；5)差热分析根据差热曲线确定不同样品的核化、晶化温度；6)核化晶化在720。C核化，保温2小时，在95(TC晶化，保温2小时，然后随炉温自然冷却成半成品；7)冷加工经过打磨抛光后成为成品。3、根据权利要求2所述的锰铁渣微晶玻璃的制备方法，其特征在于锰铁渣的主要组成的质量百分比为Si0215.035.0Fe2030.11.0A12032.010,0CaO20.045.0MgO10.025.0Mn025.010.0IE1.05.0所述IL为烧失量。4、根据权利要求2所述的锰铁渣微晶玻璃的制备方法，其特征在于废碎玻璃的主要组成的质量百分比为Si0250.080.0Fe2030.10.4A12031.04.0CaO3.010.0MgO2.07.0Na2010.020.0。全文摘要锰铁渣微晶玻璃及其制备方法。是用锰铁渣(30～50％)、废碎玻璃(10～30％)粉料配合料(20～40％)，经原料粉碎、配料、混合、熔制、成型、退火、核化晶化、冷加工而成。产品主要成分为SiO<sub>2</sub>(50～57％)，Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(0.1～1.0％)，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(3～5％)，CaO(20～26％)，MgO(8～11％)，MnO<sub>2</sub>(3.2～5.0％)，Na<sub>2</sub>O(4～7％)。发明充分利用了工业废弃物，并且有效的降低了原料费用，产品具有机械强度高、硬度大、耐腐蚀性能好、耐磨等优良性能，产品可制成各类管材、板材，可广泛应用于建筑上的耐磨耐腐蚀材料或建筑装饰材料。文档编号C03C10/00GK101648774SQ200910187259公开日2010年2月17日申请日期2009年9月4日优先权日2009年9月4日发明者洁周,李长敏,王志强,高金睿申请人:大连工业大学