专利名称：黑色微晶玻璃的制造及方法
技术领域：
本发明是关于微晶玻璃的制造及方法，属于微晶玻璃领域。
黑色微晶玻璃材料不仅色泽较纯，颜色的均匀性和一致性好，而且具有优良的物理化学性能，因此可以代替稀贵的黑色花岗岩用作各类建筑物的室内外耐久性的高级饰面材料。此外，还可用作工、矿企业的耐磨、耐高温、耐化学腐蚀和电绝缘的贴面材料或其它构件。
曾报导了应用高炉渣、粉煤灰等工业废料为主要原料之一制造白色、灰色或黑色的微晶玻璃的制造方法。
英国GB1，163，873报导了下列组成的玻璃(以重量百分比计)。
SiO240-63.5 TiO 0-1.5Al2O35-15 ZnO 0-3.5CaO 22-35 S(硫化物) 0-0.8Na2O 0.5-8 氟 0-7.2MgO 0-3.5 MnO 0-1.5Fe2O30-1.2制造白色、灰色或其它颜色的微晶玻璃，其特点是采用快速的热处理制度，使其过程在2.5-3小时内完成，其后上述专利发明人又以高炉渣为原料，采用上述范围内的玻璃组成，制造微晶玻璃(苏联专利Su 278，982)。
CN 85100521A曾报导应用粉煤灰，硼砂厂及钛白粉厂的废渣制造黑色微晶玻璃，其实例的组成为SiO-46.82 Al2O3-26.66 Fe2O3-4.05FeO-4.1 CaO-2.4 MgO-11.14K2O-0.71 Na2O-0.96 TiO2-1.76B2O3-0.89 P2O5-0.35
其特点是应用工业废渣，产品具有高硬度(7-9级)。
在各类矿产的开采过程中产生大量的矿渣、尾砂，它们的日积月累对周围的环境保护造成严重威胁。因此解决环境保护问题，变废为宝成为一项刻不容缓的任务。
本发明的目的首先在于应用矿渣、尾砂类型的二次资源为主要原料之一，并利用一般玻璃工业用的普通廉价的原料，制造优质、应用面广的黑色微晶玻璃。它既有益于环境保护，又可变废为宝，开辟一个异常宽广的原料源泉。因此具有很好的经济效益和社会效益。
本发明通过下列诸方面实施(1).玻璃的组成为SiO250-60 Al2O37-11CaO 17-26 R2O(Na2O+K2O) 6-11MgO 0-5 FeO+Fe2O32-6F-1-2.5 S 0.01-0.5(2).除了矿渣或尾砂外，采用石英砂、长石、石灰石、萤石等为原料，以铁的化合物为着色剂和晶核剂。由于二次资源中已含有较高含量的铁，因此可以少加着色剂。
(3).玻璃的熔炼温度为1400-1500℃，该玻璃具有较好的成型性能，它适用于浇注、压制、压延等多种工艺。晶化采用二阶段热处理制度。第一阶段(核化)的温度为680-760℃，第二阶段(晶化)温度为840-920℃，热处理在2.5小时左右完成。其结果可以制成纯黑色，基本不变形的大型板材，其尺寸大于400×400×2(cm)。
材料具有优良的物理化学性能和使用特性，可与天然的花岗岩相比美，部分性能甚至优于后者，大大优于天然大理石。因此可以代替天然石材，用作高级饰面材料，还可在工、矿企业获得广泛应用。具体性能见表1。
性能 单位 本发明材料 花岗岩 大理石密度 g/cm32.66-2.72 2.6-2.8 2.6-2.8抗弯强度 MPa 80-120 15 7.2抗压强度 MPa 400-600 100-330 60-300抗冲击强度 Kg·cm/cm22.8-4.0 1.4 0.77莫氏硬度 6.5-7 7 ～3吸水率 % 0 0.1-1.0 0.1-0.7本发明的主要特点在于(1).利用矿渣、尾砂类型的二次资源为主要原料之一，它不仅具有保护环境、变废为宝的意义，而且原料价格低廉，来源充裕。
(2).虽然本发明所设计的配方中含有较大量的CaO、FeO之类使玻璃料性变短的成份，通过成份配比的调节，仍能赋于玻璃良好的成型性能，它能适用于多种玻璃成型的工艺，也能用它制成大尺寸的板材或一定形状的异型构件。
(3).本发明所利用的矿渣、尾砂中含有较大量铁的特点，可以制成色泽较纯、较均匀，且一致性好的黑色微晶玻璃。材料具有优良的物化特性，可以替代较为稀贵的纯黑色花岗岩和大理石。
(4).本发明采用了快速晶化工艺制度，尺寸为400×600×2(cm)的板材可在2.5小时左右完成晶化。
实施例1将某铜矿尾砂30份、长石50份、石英砂12份、萤石5份，碳酸钠2份进行混合后，在1450℃熔制玻璃。熔得的玻璃即进入热处理炉。第一阶段热处理在740℃/20分钟进行，然后第二阶段以10℃/分升温至900℃，保温30分钟。然后冷却至50℃以下取出。
玻璃的成份为(重量%)SiO2-56.5 Al2O3-10 CaO-19R2O-10 (FeO+Fe2O3)-5及少量的硫与氟。
实施例2配合料由某磷矿尾砂60份、长石35份、石英砂12份、萤石6份、石灰石12份、碳酸钾2份混合而成。玻璃在1480℃熔制。第一阶段热处理为720℃/30分钟，然后第二阶段以8℃/分钟的速度升至880℃，保温40分钟，玻璃的化学组成为(重量%)。
SiO2-50 Al2O3-8 CaO-25MgO-5 R2O-10 (FeO+Fe2O3)-2以及少量硫和氟。
以上二例所制得的玻璃性能均在表1范围内。
权利要求
1.一种黑色微晶玻璃，主要组成包括SiO、AlO、FeO+FeO、RO(NaO+KO)、CaO、MgO，其特征在于玻璃的组成范围为(wt%)SiO250--60 Al2O37--11 FeO+Fe2O32--6CaO 17--26 MgO 0--5 R2O(Na2O+K2O) 6--11F-1--2.5 S 0.01--0.5
2.按权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于采用矿渣，尾砂类型的二次资源，利用这种原料中含有一定量铁的特点，可以不加或少加其它晶核剂和着色剂。
3.按权利要求1所述的微晶玻璃的制造方法，其特征在于二阶段热处理，即第一阶段的温度为680-760℃，第二阶段温度为840-920℃，热处理在2.5小时内完成。
全文摘要
本发明属于微晶玻璃材料的制造方法，其特征在于采用矿渣、尾砂类型的二次资源为主要原料之一制造黑色微晶玻璃，玻璃的组成为(wt％)。SiOCaO 17－26 FeO+FeMgO 0－5 R2O(KF- 1－2.5 S 0.01－0.5并分二阶段热处理。热处理过程可在2.5小时左右完成，所制得的材料具有与花岗岩相似的物理、化学特性，部分性能优于花岗岩。
文档编号C03C10/06GK1056857SQ9010286
公开日1991年12月11日 申请日期1990年5月26日 优先权日1990年5月26日
发明者沈定坤, 张干城, 王开泰, 李汉良, 陈幼新 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所