利用尾矿制备结晶化建材的方法
【专利摘要】本发明涉及制备结晶化建材的方法，根据尾矿成份设计结晶化建材的晶体成份，所述晶体成份为硅灰石类、透灰石类、闪石类、橄榄石类、尖晶石类、长石类、锂辉石类、莫来石类晶相中的1种或2种以上的混合物。本发明制得了直接晶化法难以制得具有天然石材纹理、斑点效果的结晶化玻璃，解决了烧结晶化法工艺耗能高、制品气孔率高的问题。而且采用高达70-99%的尾矿可大幅度降低生产成本，达到变废为宝的目的。本发明所制得的结晶化建材无论是美观度还是性能指标均优于天然石材，且其成本仅为天然石材的1/3—1/2，销售价格可与国内进口天然大理石相当，具有广阔的市场前景。
【专利说明】利用尾矿制备结晶化建材的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及结晶化建材制备方法，尤其涉及利用尾矿制备具有天然石材纹理、斑点效果的结晶化建材的方法。
【背景技术】
[0002]尾矿是选矿中分选作业的产物之一，其中有用目标组分含量最低的部分称为尾矿。在当前的技术经济条件下，已不宜再进一步分选。但随着生产、科学、技术的发展，有用目标组分还可能有进一步回收利用的经济价值。尾矿并不是完全无用的废料，往往含有可作其他用途的组分，可以综合利用。实现无废料排放，是矿产资源得到充分利用和保护生态环境的需要。如利用为尾矿可制备微晶玻璃。
[0003]利用尾矿制备微晶玻璃代替石材，作为建筑墙体贴面材料和地砖，传统上有两种方法:第一种为直接晶化法，工艺过程为熔化一成形板材一热处理结晶化。如CN103224328A公开了一种微晶玻璃及其制备方法，其制备原料包括:含钒钛铁尾矿10~90wt%、萤石尾矿5~50wt%、白云石I~50wt%、纯碱O~20wt%,并米用下述方法制备:将原料按配比混合均匀熔融得到熔融玻璃液；将熔融玻璃液成型后降温，进行热处理即得所述微晶玻璃。本发明所提供的微晶玻璃可广泛用于制造高耐磨、耐酸碱侵蚀、耐冲击产品，其性能远高于铸石，不但解决了尾矿的污染问题，还制得了高技术含量、高附加值的产品。而此种直接晶化方法很难得到具有天然石材纹理、斑点效果的结晶化玻璃。原因是没有控制好晶核的加入量、析出量和晶化工艺。
[0004]第二种为烧结晶化法，工艺过程为熔化一粉碎一聚集颗粒烧结成整体，同时结晶化。CN101182120A公开了一种微晶玻璃的制造方法，属于工业废弃物的综合利用。特点是将稀土尾矿粉:长石:煤矸石按重量比例为100: 8.5~25: 9.5~17: 8~22分别装入球磨罐中，通过筛分、配料、混料；造粒所得的粉体形状为球形；成型:成型压力:30~100MPA ;干燥后烧结和微晶化:使烧结材料充分析出所需的主晶相，微晶化热处理完毕后，烧结坯体随炉冷却至室温。烧结晶化法虽可以得到具有天然石材纹理、斑点效果的结晶化玻璃，但其工艺耗能高、制品具有气孔等缺点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供利用尾矿制备具有天然石材纹理、斑点效果的结晶化建材的方法。本发明制得了直接晶化法难以制得的具有天然石材纹理、斑点效果的结晶化玻璃。该方法具有工艺耗能低、制品无气孔的特点，所制得的结晶化建材无论是美观度还是性能指标均优于天然石材，且其成本仅为天然石材的1/3-1/2，销售价格却可与国内进口天然大理石相当， 具有广阔的市场前景。
[0006]为达上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种制备结晶化建材的方法，根据尾矿成份设计结晶化建材的晶体成份，尽量大幅度利用尾矿以降低原材料成本，所述晶体成份为硅灰石类、透灰石类、闪石类、橄榄石类、尖晶石类、长石类、锂辉石类、莫来石类晶相中的I种或2种以上的混合物。
[0008]作为优选技术方案，本发明所述的制备结晶化建材的方法，所述晶体的晶簇大小为 0.1~1Omm,例如为 0.5mm、lmm、2.5mm、3mm、4mm、5.5mm、6mm、7.5mm>8.lmm>8.8mm>9.2mm>
9.8mm 等。
[0009]优选地,所述晶体的晶簇大小为0.5_5mm。
[0010]作为优选技术方案，本发明所述的制备结晶化建材的方法，所述晶簇呈球形。晶簇呈球形则最终结晶化建材抛光后可呈现斑点状效果。
[0011]作为优选技术方案，本发明所述的制备结晶化建材的方法，所述晶簇呈针状或树枝状。晶簇呈针状或树枝状，则最终结晶化建材抛光后可呈现不同的纹理。
[0012]作为优选技术方案，本发明所述的制备结晶化建材的方法，原料配方中控制成核剂的引入量，确保玻璃液制成板材冷却过程中不析出，只是在热处理成核阶段才在玻璃基体内部少量成核。这样可以保证晶体生长阶段形成数量相对少的结晶或晶簇。
[0013]作为优选技术方案，本发明所述的制备结晶化建材的方法，成形后板材冷却到玻璃转变温度以下30°C -50°C，例如为32°C、35°C、38°C、41°C、43°C、46°C、49°C等，如玻璃化转变温度为 630°C，则冷却至 5800C -600。。，保温 10_20min，例如为 12min、14min、16min、18min、19min等,然后升温至成核温度，在此温度下保温20_60min,例如为22min、26min、29min、31min、34min、38min、40min、44min、47min、50min、54min、59min 等，使得临界尺寸以上的晶核存在而且数量受控，避免了晶化阶段过多的晶核使结晶细分散化，再以较快速度升温至晶体快速长大温度，使玻璃在20-50min,例如为22min、26min、29min、31min、34min、38min、40min、44min、47min等，内结晶成长到所需晶簇大小,然后快速降到退火温度,保温20-40min,例如为22min、26·min、29min、31min、34min、38min等，然后快速降到室温研磨抛光后即得到具有天然石材纹理或斑点效果的结晶化建材。
[0014]优选地，所述成核温度为转变温度以上的30°C -50°C，例如为31min、34min、38min、40min、44min、47min等；该温度有别于传统微晶玻璃的转变温度以上的50°C -80°C ；所述晶体快速长大温度为晶化温度以上软化温度以下的这一温度范围的中间值，该温度有别于传统微晶玻璃的晶化温度。该晶化工艺中的成核温度和晶体快速长大温度均显著不同于传统使用的温度，对本发明制得具有天然石材纹理或斑点效果的结晶化建材具有重要的作用。
[0015]作为优选技术方案，本发明所述的制备结晶化建材的方法，根据尾矿成份设计结晶化建材的晶体成份，所述晶体成份为硅灰石类、透灰石类、闪石类、橄榄石类、尖晶石类、长石类、锂辉石类、莫来石类晶相中的I种或2种以上的混合物；所述晶体的晶簇大小为
0.1-1Omm ;所述晶簇呈球形，或呈针状或树枝状；原料配方中控制成核剂的引入量，确保玻璃液制成板材冷却过程中不析出，只是在热处理成核阶段才在玻璃基体内部少量成核；成形后板材冷却到玻璃转变温度以下30°C -50°C，保温10-20min，然后升温至成核温度，为转变温度以上的30°C -50°C，在此温度下保温20-60min，使得临界尺寸以上的晶核存在而且数量受控，避免了晶化阶段过多的晶核使结晶细分散化，再以较快速度升温至晶体快速长大温度，为晶化温度以上软化温度以下的这一温度范围的中间值，使玻璃在20-50min内结晶成长到所需晶簇大小，然后快速降到退火温度，保温20-40min，然后快速降到室温研磨抛光后即得到具有天然石材纹理或斑点效果的结晶化建材。[0016]本发明制得了直接晶化法难以制得具有天然石材纹理、斑点效果的结晶化玻璃，同时避免了烧结晶化法工艺耗能高、制品气孔率高的问题。而且采用高达70-99%的尾矿可大幅度降低生产成本，达到变废为宝的目的。本发明所制得的结晶化建材无论是美观度还是性能指标均优于天然石材，且其成本仅为天然石材的1/3 —1/2，销售价格可与国内进口天然大理石相当，具有广阔的市场前景。
【具体实施方式】
[0017]下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0018]实施例
[0019]假设本地有以下成份的铁尾矿，见表1，则依据该成份本着尽量大幅度利用尾矿以降低原材料成本的目的，设计晶相为硅灰石，晶簇设计大小为2-5_，以F作为晶核剂，晶簇为球形，抛光后板材呈现为天然大理石的斑点形态。表2为设计的结晶化玻璃建材的成份。
[0020]表1
【权利要求】
1.一种制备结晶化建材的方法，其特征在于，根据尾矿成份设计结晶化建材的晶体成份，所述晶体成份为硅灰石类、透灰石类、闪石类、橄榄石类、尖晶石类、长石类、锂辉石类、莫来石类晶相中的I种或2种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶体的晶簇大小为0.l-10mm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述晶体的晶簇大小为0.5-5mm。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述晶簇呈球形。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述晶簇呈针状或树枝状。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，原料配方中控制成核剂的引入量，确保玻璃液制成板材冷却过程中不析出，只是在热处理成核阶段才在玻璃基体内部少量成核。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，成形后板材冷却到玻璃转变温度以下30°C -50°C，保温10-20min，然后升温至成核温度，在此温度下保温20-60min，使得临界尺寸以上的晶核存在而且数量受控，避免了晶化阶段过多的晶核使结晶细分散化，再以较快速度升温至晶体快速长大温度，使玻璃在20-50min内结晶成长到所需晶簇大小，然后快速降到退火温度，保温20-40min，然后快速降到室温研磨抛光后即得到具有天然石材纹理或斑点效果的结晶化建材。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述成核温度为转变温度以上的300C -500C ;所述晶体快速长大温度为晶化温度以上软化温度以下的这一温度范围的中间值。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，根据尾矿成份设计结晶化建材的晶体成份，所述晶体成份为硅灰石类、透灰石类、闪石类、橄榄石类、尖晶石类、长石类、锂辉石类、莫来石类晶相中的I种或2种以上的混合物；所述晶体的晶簇大小为0.1-1Omm ;所述晶簇呈球形，或呈针状或树枝状；原`料配方中控制成核剂的引入量，确保玻璃液制成板材冷却过程中不析出，只是在热处理成核阶段才在玻璃基体内部少量成核；成形后板材冷却到玻璃转变温度以下30°C -50°C，保温10-20min，然后升温至成核温度，为转变温度以上的300C -50°C，在此温度下保温20-60min，使得临界尺寸以上的晶核存在而且数量受控，避免了晶化阶段过多的晶核使结晶细分散化，再以较快速度升温至晶体快速长大温度，为晶化温度以上软化温度以下的这一温度范围的中间值，使玻璃在20-50min内结晶成长到所需晶簇大小，然后快速降到退火温度，保温20-40min，然后快速降到室温研磨抛光后即得到具有天然石材纹理或斑点效果的结晶化建材。
【文档编号】C03C10/12GK103864307SQ201410022265
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】侯雅军, 王宁, 江鑫, 赵文娟, 秦诚 申请人:承德华富玻璃技术工程有限公司