一种基于冶金废渣的装饰玻璃及其制备工艺的制作方法

本发明涉及颜色玻璃制备领域，具体涉及一种基于冶金废渣的装饰玻璃及其制备工艺。

背景技术：

1、废渣黑色装饰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建筑装饰玻璃和工艺玻璃材料。黑色玻璃——是在普通硅酸盐玻璃中添加复合着色剂，通过着色剂种类和用量来调整吸收光谱，使利用颜色互补原理获得的。

2、黑色玻璃的生产对原料的fe2o3含量要求不高，因此可选用工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰等作为主要生产原料，且生产过程中无污染，产品本身无放射性污染，是一种绿色材料。

3、到目前为止，在利用矿渣制造黑色玻璃或微晶玻璃在国内已有大量研究。如重庆建筑工程学院利用废铬渣制造出黑色玻璃建筑饰面板(zl90106159.x)，武汉理工大学利用黄磷炉渣、钽铌尾矿制造除了黑色玻璃制品(申请号为200610019268.5的中国专利)，大连工业大学利用锰铁渣制备黑色微晶玻璃(zl200910187259.0中国专利)等。但是这些现有技术中，采用的废弃料占比较小，依然不能达到将大量的废渣用于生产黑色玻璃的目的，且需要额外添加cr2o3和mn2o3等作为着色剂，无法降低黑色玻璃的制备成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是开发一种基于冶金废渣的黑色装饰玻璃及其制备工艺，利用冶金废渣中已有的成分，通过组分配比的调配，无需额外添加着色剂的同时，获得色度更好的黑色装饰玻璃。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、本发明提供的一种基于冶金废渣的装饰玻璃，装饰玻璃的制备原料包括镍铁渣和硅锰渣；

4、其中，镍铁渣和硅锰渣的质量比由镍铁渣和硅锰渣中所含的cr2o3和mn2o3的质量比及设计玻璃组成确定，即确定出具体的cr2o3和mn2o3质量百分数，根据镍铁渣和硅锰渣含有的cr2o3和mn2o3来计算废渣用量。

5、进一步的，本发明中，具体的cr2o3和mn2o3的质量百分数根据吸收光谱确定。

6、在本发明中，利用吸收光谱调整cr2o3和mn2o3的质量百分数，从而获得黑色纯度更高的装饰玻璃；进而通过cr2o3和mn2o3的质量百分数对镍铁渣和硅锰渣的加入量进行调整，既能够同时对镍铁渣和硅锰渣进行回收，还能过大幅提高装饰玻璃的抗折性能和硬度。

7、在镍铁渣中含有sio2、al2o3、mgo、cr2o3和fe2o3，硅锰渣中不但含有sio2、al2o3、cao，同时含有mn2o3，将镍铁渣和硅锰渣复配使用，可使cr2o3、fe2o3和mn2o3的比例复合光谱吸收的原理，能够在不额外添加着色剂的情况下，获得色度更好的黑色玻璃；同时保证了黑色玻璃具有良好的机械性能和化学稳定性。

8、进一步的，cr2o3和mn2o3的质量比为(0.3～1)：(3～7.5)。当黑色玻璃的组分含量中，cr2o3和mn2o3的占比符合上述比例时，能够通过利用mn2o3和fe2o3形成的棕褐色与cr2o3的绿色复合获得黑色，同时提高废渣在黑色玻璃制备中的使用量，进一步达到节约资源，避免镍铁渣对环境造成污染的目的。

9、进一步的，按照重量份数计算，黑色玻璃包括如下组分(wt％)：sio245～55份，fe2o3 2.5～6份，al2o3 4.5～10份，cao 4～8.5份，mgo 7～20份，na2o 10～16份，k2o 0.4～1份，mn2o3 3～7.5份，cr2o3 0.3～1份。

10、进一步的，按照重量份数计算，所述镍铁渣包括如下组分：sio2 40～50份，fe2o3 5～12份，al2o3 4～9份，cao 1～10份，mgo 20～38份，k2o 0.2～2份，na2o 0～1份，cr2o3 1～3份，mn2o3 0.2～0.8份和烧失组分0～0.2份。

11、进一步的，按照重量份数计算，硅锰渣的主要组成百分比为：sio2 40～55份，fe2o31～3份，al2o3 9～18份，cao 15～22份，mgo 2～8份，k2o 0.5～3份，na2o 0.5～3份，mn2o3 8～16份和烧失组分0～1份。

12、进一步的，按照重量份数计算，制备所述装饰玻璃的原料，包括如下组分：镍铁渣10～50份，硅锰渣20～48份，硅石粉10～25份，纯碱15～26份，芒硝0.5～2份。

13、本发明还提供了一种基于冶金废渣的装饰玻璃的制备工艺，具有同样的技术效果。

14、本发明提供的一种基于冶金废渣的装饰玻璃的制备工艺，包括如下操作步骤：

15、获得镍铁渣和硅锰渣的组成成分；

16、根据镍铁渣和硅锰渣的组成成分确定原料配比；

17、根据确定的原料配比配料；

18、将原料混合均匀后加料，熔制；

19、将熔体注入模具中成型；

20、退火，随炉冷却；

21、冷加工得到所述黑色装饰玻璃。

22、进一步的，熔制温度为1420～1480℃。

23、进一步的，退火的温度为550～700℃。

24、综上所述，本发明具有以下有益效果：

25、本发明中两种矿渣总用量可达到60％左右，充分利用了工业废弃物，并且有效的降低了原料费用。本发明的黑色玻璃具有机械强度高、硬度大、耐腐蚀性能好等优良性能，颜色纯正、装饰效果好。产品可制成各类管材、板材等，可广泛应用于建筑上的耐磨耐腐蚀材料或建筑装饰材料、工艺饰品、化工耐腐蚀设备及厨具材料等。

技术特征：

1.一种基于冶金废渣的装饰玻璃，其特征在于，所述装饰玻璃的制备原料包括镍铁渣和硅锰渣；

2.根据权利要求1所述的一种基于冶金废渣的装饰玻璃，其特征在于，所述cr2o3和mn2o3的质量比为（0.3~1）：（3~7.5）。

3. 根据权利要求2所述的一种基于冶金废渣的装饰玻璃，其特征在于，按照重量份数计算，所述装饰玻璃包括如下组分（wt%）：sio2 45～55份，fe2o3 2.5～6份，al2o3 4.5～10份，cao 4～8.5份，mgo 7～20份，na2o 10～16份，k2o 0.4～1份，mn2o3 3~7.5份，cr2o3 0.3~1份。

4. 根据权利要求3所述的一种基于冶金废渣的装饰玻璃，其特征在于，按照重量份数计算，所述镍铁渣包括如下组成质量百分比为：sio2 40~50份，fe2o3 5~12份，al2o3 4~9份，cao 1~10份，mgo 20~38份，k2o 0.2~2份，na2o 0~1份，cr2o3 1~3份，mn2o3 0.2~0.8份和烧失组分0~0.2份。

5. 根据权利要求3所述的一种基于冶金废渣的装饰玻璃，其特征在于，按照重量份数计算，硅锰渣的主要组成质量百分比为：sio2 40~55份，fe2o3 1~3份，al2o3 9~18份，cao 15~22份，mgo 2~8份，k2o 0.5~3份，na2o 0.5~3份，mn2o3 8~16份和烧失组分 0~1份。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于冶金废渣的装饰玻璃，其特征在于，按照重量份数计算，制备所述装饰玻璃的原料，包括如下组分：镍铁渣10~50份，硅锰渣20~48份，硅石粉10~25份，纯碱15~26份，芒硝0.5~2份。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的基于冶金废渣的装饰玻璃的制备工艺，其特征在于，包括如下操作步骤：

8.根据权利要求7所述的基于冶金废渣的装饰玻璃的制备工艺，其特征在于，所述熔制温度为1420~1480℃。

9.基于权利要求7所述的基于冶金废渣的装饰玻璃的制备工艺，其特征在于，所述退火的温度为550~700℃。

技术总结
本发明涉及颜色玻璃制备领域，具体涉及一种基于冶金废渣的装饰玻璃及其制备工艺。其技术要点如下：装饰玻璃的制备原料包括镍铁渣和硅锰渣；其中，镍铁渣和硅锰渣的质量比由镍铁渣和硅锰渣中所含的Cr2O3和Mn2O3的质量比确定。本发明中两种矿渣总用量可达到60%左右，充分利用了工业废弃物，并且有效的降低了原料费用。本发明的装饰玻璃具有机械强度高、硬度大、耐腐蚀性能好等优良性能，颜色纯正、装饰效果好。产品可制成装饰板材等，可广泛应用于建筑上的建筑装饰材料或耐磨耐腐蚀材料、工艺饰品等。

技术研发人员：熊琨,王树美,李传锡,张子超,黄力军
受保护的技术使用者：山东康友光电科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24