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微晶玻璃生产技术第一章 绪 论微晶玻璃作为一种新型材料，其应用范围也越来越广，但是目前系统论述微晶玻璃的书籍很少。本书根据作者二十多年的教学和科研时间，充分论述了微晶玻璃的理论知识、生产工艺、质量控制、对微晶玻璃的组成、结构、性能及其应用作了深入、系统的阐述，本书内容全面，深入浅出，理论联系实际，全面反映了该领域国内外研究的最新成果和应用技术，具有很强的实用性。 本书可供从事微晶玻璃材料研究的科研人员以及广大生产技术人员使用与参考，也可作为大专院校相关专业的教学参考书。第一节 微晶玻璃的定义与分类一、定义及特性1什么是微晶玻璃 微晶玻璃（CRYSTOE and NEOPARIES）又称微晶玉石或陶瓷玻璃。是综合玻璃、石材技术发展起来的一种新型建材。因其可用矿石、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。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优於天石材和陶瓷，可用於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。2微晶玻璃特性、性能 建筑用微晶玻璃装饰面板材与天然大理石、花岗岩性能列表二（见下页）。材料 微晶玻璃 大理石 花岗岩 特性 机械性能抗弯强度（Mpa) 4050 5.715 815 抗压强度（Mpa) 341.3 67100 100200 抗冲击强度（Pa) 2452 2059 1961 弹性模量（104MPa) 5 2.78.2 4.26.0 莫氏硬度 6,5 35 5.5 维氏硬度（100g） 600 130 130570 比重 2.7 2.7 2.7 化学性能耐酸性（1%H2SO4） 0.08 10.0 0.10 耐碱性（1%NaOH) 0.05 0.30 0.10 耐海水性（mg/cm2) 0.08 0.19 0.17 吸水率（%） 0 0.3 0.35 抗冻性（%） 0.028 0.23 0.25 热学特性膨胀系数 （10-7/30 -380) 62 80260 80150 热导率（w/m.k) 1.6 2.22.3 2.12.4 比热（Cal/q.C） 0.19 0.18 0.18 光学特性白色度（L度） 89 59 66 扩散反射率（%） 80 42 64 正反射率（%） 4 4 4 从表二中可以看出，建筑微晶玻璃在材料尺寸稳定性（热胀系数等的影响）耐磨性（硬度影响）、抗冻性、光泽度的持久性（耐酸耐碱影响）、强度（抗弯、抗冲击）等，均优於天在然的大理石及花岗岩。微晶玻璃与玻璃具有相同的成分，与硅酮结构胶和耐候胶相容性较好。 由于微晶玻璃是透明、半透明和不透明等多相组成均匀分布的复合材料，射入微晶玻璃的光线，不仅从表面反射，光线从材料内部反射出来，显得柔和，而且具有深度，产生类似钻石般晶莹剔透、璀璨发亮的光学效果。 同晶玻璃无吸水性、防冻、防铁锈、硅油等渗入，不溶易附着尘埃，纵然附着尘埃也容易清洗，有自净性。 微晶玻璃有令强度高，而且强度稳定，没有天然花岗岩那样的分散性大。组织均匀，各向强度同性，没有花岗岩那样的各向异性（层理性和焉理性）。 微晶玻璃的弧面或曲面，可将其加热到760800左右。因此与天然石材相比，具有强度均匀、工艺简单、成本较低等优点。 生产白色或色彩鲜艳的微晶玻璃时，一般都使用矿物原料和化工原料，可以没有色差，也可以仿真成天然石材的各种色彩。这些色彩是用不变色的金属氧化物经高温加热形成，耐候性好，不会变色和退色。 微晶玻璃因其优良性能，在国内外已被广泛应用于宾馆、饭店、商店、机场、车站、影剧院以及其他高档建筑的外墙及室内装饰，是21世纪建筑的新材料。、3 微晶玻璃的种类目前世界上生产的微晶玻璃种类很多，有耐热微晶玻璃，耐磨、耐腐蚀微晶玻璃，结构微晶玻璃，压电微晶玻璃，生物微晶玻璃和建筑微晶玻璃等。广泛应用于机械、电子和电工、航天、化工防腐、矿山、道路、建筑、医学等方面。微晶玻璃的性能是由微晶相的种类、晶粒的大小、玻璃相的组成以及它们的相对数量决定的。通过调整基础玻璃成分和生产工艺制度就可以制造出各种预定性能要求的微晶玻璃。目前，世界上生产的微晶玻璃种类很多，按基础玻璃成分一般分为五大类：硅酸盐系统、铝硅酸盐系统、硼硅酸盐系统、硼酸盐系统和磷酸盐系统。 实用微晶玻璃分类：硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃第二节 微晶玻璃的发展历史及在材料科学中的作用1. 发展历史微晶玻璃自1959年试验成功后，在世界各国得到了飞速发展。在欧美，最先作为建筑装饰材料而进行工业化生产的是矿渣微晶玻璃和岩石微晶玻璃。前苏联于20世纪60年代中期就报导了炉渣微晶玻璃作为建材已实用化；捷克斯洛伐克于20世纪70年代初，通过熔融铸造玄武岩，制成了耐磨性地板材料；美国于20世纪70年代初生产出了建筑岩石微晶玻璃装饰板。他们主要是利用矿渣、岩石以及其他玻璃原料混合熔化，采用平板玻璃的成型方法首先生产出平板，再经热处理（晶化）和抛光加工成为微晶玻璃装饰板。后来（20世纪70年代末）又相继研制出了以硅灰石为主晶相的高档微晶玻璃装饰板。在亚洲，日本是开发建筑用微晶玻璃最早的国家。最先（1967年）开发出的微晶玻璃花岗石是以安山岩为主要原料，经熔化、辊压成板、热处理和冷加工而制成黑色微晶玻璃装饰板。但其生产工艺和产品质量存在一些问题。后来，研发人员又继续完善其生产技术。现在，日本主要采用熔融烧结法进行建筑用微晶玻璃人造大理石的生产，生产技术和产品质量都代表了微晶玻璃装饰板的世界先进水平。韩国紧跟日本之后生产出了高档微晶玻璃装饰板。2. 我国建筑装饰用微晶玻璃的发展历史1974年，日本电子硝子(NEG)开始推出微晶玻璃板时，人们无法了解微晶玻璃是什么，性能是否可靠。但二十几年来，使用者证明：微晶玻璃板不仅具有美感、高级感，而且在耐候性、耐磨性、清洁维护方面均比天然石来得优越。近几年，日本新建的车站或者车站翻新时，其内、外墙大多改用微晶玻璃板，如名古屋附近的车站、箱崎地铁站等。另外，在为数众多的建筑物、商业建筑、娱乐设施及工业建筑的饰面装修中采用微晶玻璃者更可谓是比比皆是，例如新千岁空港旅客进港大厅、新东京邮电局、竹井美术馆、大坂市立科学馆、住友银行等等。在台湾有：桥福第一信托大楼、高雄南荣大楼等。这些建筑物改变了都市、乡村的风貌，实实在在显示了微晶玻璃板势必成为21世纪建材界的新宠物。3. 微晶玻璃在材料科学中的作用微晶玻璃是通过附加的热处理使玻璃基体中长出大量均匀分布的微小晶体而形成的一类特殊玻璃材料。或者说是一类用玻璃工艺制得的具有接近陶瓷性能的材料，故又称玻璃陶瓷。通常微晶体的大小可从10纳米至几微米，晶体数量可达50-90%。微晶玻璃的成分有Li2O-Al2O3-SiO2，MgO-Al2O3-SiO2，CaO-Al2O3-SiO2等系统。微晶玻璃的性能取决于析出晶体的种类和数量，以及残余玻璃相的组成和性能。一般说来微晶玻璃具有机械强度高、耐化学腐蚀、热稳定性好、使用温度高等优点。适当地选择玻璃组成和晶化条件，还能生产出具有各种特殊性能的微晶玻璃，如：光敏微晶玻璃、透明微晶玻璃、低膨胀微晶玻璃、电光微晶玻璃、磁性微晶玻璃、云母微晶玻璃（又称可切削微晶玻璃）和炉渣微晶玻璃等。 微晶玻璃是20世纪50年代才出现的一类新型材料，由于其优越的性能已在国防、航空、交通、建筑、工业、科技等领域获得广泛应用。第三节 制备工艺一、微晶玻璃的生产工艺 建筑微晶玻璃生产工艺有两种，即压延示和烧结法. 目前建筑用微晶玻璃均采用烧结法，而且不加入晶核剂。它的基本原理是，玻璃是一种非晶态固体，从热力学观点看，它处于一种亚稳状态，较之晶体有较高的内能，所以在一定条件下，可以转化为结晶态。从动力学观点来看，玻璃熔体在冷却过程中，粘度急剧增加，抑制晶核的形成和晶体长大，阻止了结晶体的成长壮大。建筑用微晶玻璃利用了不加晶核剂的非均相结晶化机理，充分应用了热力学上的可能和动力学上的抑制，在一定条件下，使这种相反相成的物理过程，形成一个新的平衡，而获得的一种新材料。 烧结法工艺的微晶玻璃，有以下热点和难点： 一是玻璃熔融：除使用晒粉着色的微晶玻璃，通常用密封性好的坩锅内熔化外，其他色彩的微晶玻璃都使用池窑熔化。它的生产成本与质量均优于坩锅炉。但建筑微晶玻璃池窑不能照搬一般玻璃池窑，它要便于排料、换料、停炉。 二是晶化热处理：玻璃经晶化热处理后，才能形成微晶玻璃。热处理的工艺参数和工艺规范对主晶相的种类、大小、数量、制品的炸裂、平整度、气泡大小和数量、产量、燃气耗量和成本等，都有重要影响。晶化炉也不同於一般的热处理炉和陶瓷烧烤炉，其温度场和结构，要适合微晶玻璃晶化热处理的特点和工艺。 三是如何根据建筑师的美学要求，方便逼真调制各种色彩的微晶玻璃防止自爆和气孔，增加规格和品种，提高大面积板材平整度，降低成本，是进一步推广建筑微晶玻璃应用的热点和难点。 以上介绍，可以看出，微晶玻璃也是一种科技含量高的新产品。在国外，美国、俄罗斯率先起步开发和使用微晶玻璃，日本、西欧、亚太地区的一些国这也正在开发新型的微晶玻璃产品。我国目前已有3家公司批量生产建筑微晶玻璃，据了解，生产能力约为50万平方米，但由于产品规格、品种、花色和价格等，还不能满足建筑市场的要求，加之对微晶玻璃这种新型建筑材料推广、宣传力度不够，国内仅有少数工程，如人民大会堂广东枯、北京新机场候机楼、大连国际中心采用了微晶玻璃。每年我国从国外进口大量高档石材来满足国内市场的需求，微晶玻璃代替天然石材尤其是代替进口的高档天然石材，是建筑市场潜在的迫切要求。微晶玻璃不仅在建筑的内装饰会得到很大应用，而且在建筑石材幕墙中也值得大力发展和推广。 二、微晶玻璃幕墙要点 1.微晶玻璃属于脆性材料，开口部位施工后很容易破裂，不能完全照搬天然石材幕墙的节点，一般来讲，天然石材幕墙的短槽式和通槽式的结构不宜采用。 2.微晶玻璃板材做为幕墙面板，要求耐抗急冷、急热。其试验方法为：规格为100mm80mm板材厚度，每组五块试样，将试样放置在比室温水中冷却。然后用铁锤轻轻击试样各部位，如果声音变哑，表面有裂隙、掉边、掉角等情况，则判为不合格。 3.尽管要求微晶玻璃板材耐急冷、急热，但为了防止幕墙面板万一破裂时，碎片不会危及人，所以在微晶玻璃板的背面用多元板脂贴上一层玻璃纤维（FRP）以求安全。 4.用于幕墙的普型微晶玻璃板要求如下： (1)弯曲强度标准值不小于40MPa。试验方法按GB 9966.2中的规定进行。 (2)抗急冷、急热无裂隙。 (3)长度公差在0.5mm，平面度1/1000，厚度公差1mm。 (4)无缺棱、缺角、气孔。表面无目视可观察到的杂质。 (5)镜面板材的光泽度不大于85光择单位。 (6)同一颜色、同一批号的板材色差不大于2.0CIE1AB色差单位。 (7)用于幕墙面板的微晶玻璃板生产厂商应提供：型式试验报告；该批板材出厂检验报告，该报告应至少写明弯曲强度、长度、厚度及平面度公差，耐急冷、急热试验结果、色差及光泽度；并提供10年质量保证书等。 5.微晶玻璃幕墙必须100%进行全尺寸4项性能（耐风压、水密、气密、平面内变形）试验。试验合格后方能进行施工。 总之，微晶玻璃用于建筑幕墙，在国内还不多，今后在推广过程中，除了前述的微晶材料推广应用的热点和难点之外，对微晶玻璃幕墙而言，加强对其节点和构造、加工工艺、力学特性的开发研究，尢为迫切和重要。除了测定其弯曲度之外，最好能测定其断裂韧度，使微晶玻璃幕墙的强度，打下断裂力学设计基础第四节 应用现状及发展前景1. 我国建筑装饰用微晶玻璃的研究及现状理论研究进展迅速，原材料范围不断拓宽 我国对微晶玻璃装饰材料的研制开发始于20世纪70年代中期，发展较快，现已初具规模。在研发初期，大多采用浇注法整体晶化的方法来生产微晶玻璃板，但发现热处理过程中易出现变形和开裂，产品质量很不稳定，生产成本高。20世纪90年代初，在借鉴国外发达国家（主要是日本）的先进经验的基础上，采用熔融烧结法研制开发的微晶玻璃装饰板生产技术取得了突破性进展，成功地解决了基础玻璃的成分设计、玻璃的熔制、玻璃的粒化及玻璃颗粒的析晶能力的控制等多项关键技术难题，并投入了工业化生产。上世纪末，研发人员研制成功了以废玻璃为主要原料采用直接烧结法进行微晶玻璃装饰材料工业化生产的技术，攻克了压延法生产高档矿渣微晶玻璃装饰板工业化生产的技术难关。与此同时，清华大学材料学院、武汉工业大学、中科院上海硅酸盐研究所、西北轻工业大学等单位的科研人员，经过艰苦努力，已成功地掌握了采用粉煤灰、煤矸石、各种工业尾矿、冶炼炉渣、黄河泥砂、废玻璃为主要原料生产微晶玻璃装饰板的关键技术。这不仅可以大大降低产品的生产成本，而且可以变废为宝，保护环境。 微晶玻璃产业初具规模，稳步发展 我国微晶玻璃最先投入工业化生产的是安徽琅琊山铜矿，20世纪90年代初，它和中科院上海硅酸盐研究所等科研院所合作，共同开发了以铜矿尾砂为主要原料，采用压延法生产微晶玻璃装饰板。20世纪90年代中期投入生产的有广东茂名中辰建材有限公司，天津标准国际建材有限公司等。它们基本上采用熔融烧结法。而后，清华大学材料学院研制的微晶玻璃装饰板生产技术（熔融烧结法）在内蒙华孚玻璃厂得到了推广应用；河北晶牛集团开发的压延法生产矿渣微晶玻璃装饰板的技术已通过了国家建材局的鉴定；西北轻工业大学利用废玻璃为主要原料采用直接烧结法生产微晶玻璃装饰板工业化试生产已获得成功；江苏张家港华润集团的建材有限公司10万m2微晶玻璃装饰板也投入生产；福建厦门、南安，广东汕头、佛山，四川重庆等地相继建厂生产微晶玻璃装饰板。目前国内从事微晶玻璃装饰板生产的大小厂家已达20多家。生产规模已达近400万m2。 存在的主要问题 虽然建筑微晶玻璃工业化生产已在我国初具规模，但还有许多困难有待克服。 市场竞争无序化。2001年出台了建筑微晶玻璃行业标准的试行版，但有些企业并未严格执行国家统一标准；行业行为不规范，假冒现象屡有发生；市场秩序混乱，产品质量与价格不相称，有些厂家甚至将半成品当成产品销售。 生产技术有待完善。产品的成材率一直停留在低水平，主要表现在：晶化好的板出炉后发生炸裂；研磨抛光的板材表面针孔多；有些成品存放一段时间后自然开裂。生产高档装饰板的一些关键原料只能采用化工原料而不能用矿物原料来替代；产品单位能耗居高不下。超薄板（厚度小于10mm）生产技术仍存在许多关键性问题。 行业整体技术水平低。大部分生产厂家的科研开发人员和生产一线的技术人员普遍缺乏。 微晶玻璃的应用与发展前景 近年来，由于微晶玻璃装饰板的优点日益被人们所认识和认可，且其理化性能和装饰效果远优于天然石材和高档建陶产品，因此，人们利用微晶玻璃装饰板来代替天然大理石或花岗岩等材料，现已用于机场、车站、办公大楼、地铁、宾馆、酒店等高档公用建筑和别墅等高档住房场所。 在防腐工程中，可用微晶玻璃装饰板代替铸石砌筑耐酸池、贮槽、电解槽；造纸工业的蒸煮锅、酸性水解锅、硫酸吸收塔、氯气干燥塔、反应器；石油化工设备的内衬等以及防酸性气体和液体的地面、墙壁；其他行业也有大量的工业防腐工程。目前，防腐工程所需材料量每年成倍增长，理化性能优于铸石的微晶玻璃板在防腐工程中应用前景十分广阔。 目前，建筑微晶玻璃装饰板由于生产技术不十分完善和成熟，成材率低，产品生产成本居高不下，一般仅应用于高档公用建筑的装饰。但是，随着时间的推移，微晶玻璃板的生产成本会日趋下降，将被广大普通消费者所接受，从而进入家庭装饰。 现在，建筑装饰行业已步入黄金时代，现代建筑业的发展对中高档装饰材料的需求量将越来越大。集多种优良性能于一体、原料来源广泛的新型微晶玻璃装饰产品的市场需求量将越来越大，应用范围也会越来越广。被誉为世界建筑装饰的新型高技术材料的微晶玻璃板，将领导21世纪装饰材料新潮流，人类将进入一个“新石器时代”。 微晶玻璃在美国被称为微晶陶瓷，在日本被称为结晶化玻璃。微晶玻璃在国内的叫法也很多，有叫微晶石材的，也有叫微晶石、玉晶石、莹晶石、微晶板材的，不一而足。其实它们都是一种东西，是指通过基础玻璃在加热过程中进行控制晶化而制得的一种含有大量微晶体和玻璃体的复合固体材料。这种材料的表面特点与天然石材极其相似，加之材料形状多为板材，因而将其称作微晶石材或者是微晶板材似乎更贴近市场。这种产品在我国刚一出现时就被广泛地称之为微晶玻璃，加之微晶玻璃的结构、性能与玻璃和陶瓷都有所不同，但其生产方法则与玻璃、陶瓷和石材有些共同之处，有人也称之为玻璃陶瓷或结晶化玻璃，因此我们就姑且沿袭微晶玻璃这种商业名称。与常规玻璃相比，由于其中具有特定性能的晶相析出，使微晶玻璃在机械强度、表面硬度、热膨胀系数、化学稳定性等诸方面显示出优异的性能，因而可以广泛地应用于电子、化工、生物医学、军事和建筑等领域。 微晶玻璃在我国公共建筑领域的应用步伐近几年有所加快，如微晶玻璃装饰板用作内外墙以及厅堂地面的建筑装饰。与天然石材相比，微晶玻璃因为具有结构致密、高强、抗冻、不吸水、耐侵蚀，外观上纹理清晰、色泽鲜艳、色差小和不褪色等优点，成为众多建筑装饰装修材料中可供选择的新材料之一，竞争的重点或者说是矛头直指天然石材，争夺的是天然石材市场。正是由于未来市场状况的这种不确定性，尽管微晶玻璃目前的市场份额不大，行业也很小，但是却很热闹。已经介入其中的企业正在品味着市场的艰辛，形成了“围城”内的窘状；作为一种新型材料，自然容易惹得圈外企业的怦然心动，其中不乏跃跃欲试者，形成了“围城”外的热闹。微晶玻璃这种产品眼前的市场状况到底如何，投资风险到底有多大，未来的前景又如何？让我们来细细品味一番。 “围城”内的窘状 我国微晶玻璃行业现已投产的生产企业不超过家，主要集中地在京津唐及其周边地区和广东省。这些企业总的年生产设计能力号称为万平方米，实际生产能力能打个折已属难能可贵，年实际产量乐观地预期也仅仅只有号称能力的左右，真正卖出去的还要少于这个数。实际销售情况是，去年全国的市场销售量大约在多万平方米，最乐观的估计也不过万平方米。换句话说，年微晶玻璃生产企业的实际总库存在左右，个别企业的库存甚至接近。更糟糕的是，“围城”内的这些企业大部分亏损，好一点的个别企业也是站在亏损与盈利的平衡点上苦苦挣扎。 微晶玻璃作为一种新型装饰材料在我国的产业化也不过只有四五年的时间，为什么这样一种新产品在短时间内就面临着如此尴尬的境地？原因有三。 一是我国微晶玻璃的生产技术和工艺尚不完善。满打满算，微晶玻璃这种产品在我国从研究到如今的产业化也不过只有年的历史。在年至年间的工业化阶段，国内有七八家企业先后在微晶玻璃方面投下了两三个亿的资金。因为技术和工艺的不成熟，结果都打了水漂，买了教训。即便是眼前，我国微晶玻璃生产的工程设计和生产控制仍不规范。生产控制凭经验，检测手段不完善，生产设备的专业化程度不高，等等。这就导致了气泡、翘板和炸裂等难题在一些厂家仍未解决，不同厂家的产品成品率也相差悬殊。板材表面在纹理处理和花色品种等方面与天然石材相比，仍存在不足。 二是微晶玻璃作为一种新产品尚未被消费者真正认识和接受。一种新产品要进入市场，被消费市场所了解和接纳，需要有一个推广过程。眼前的十几家厂家则是各自为战，眼睛只盯着工程，缺乏对市场的全面灌输，以至于微晶玻璃的市场商业名称混乱，不少非专业人士还以为微晶玻璃是玻璃产品的一种。 三是微晶玻璃的综合能耗高，导致其生产成本居高不下。微晶玻璃作为装饰材料的一种，它的出现本来就是要抢其他材料的市场。由于生产成本高，这就极大地削弱了微晶玻璃对天然石材的竞争力。以上几个因素就导致了眼前微晶玻璃市场的局促性。由于市场份额不大，十几家企业就玩起了价格战，以至于年微晶玻璃的市场价格平均下降了，微晶玻璃的出厂价逼近甚至跌进了成本价，以至于这个小小的行业开始出现普遍亏损，企业在工艺、成本、市场几大压力下苦苦度日。 “围城”外的热闹 尽管“围城”内的企业在苦苦度日，“围城”外的企业对于微晶玻璃这种产品仍然青睐有加。在不久前由武汉工业大学玻璃技术研究所和天津标准国际建材有限公司召集的微晶玻璃技术进步及行业发展研讨会上，就可以体会到一些“围城”外的企业对于微晶玻璃的市场前景仍抱有乐观的预期，不少新手仍对微晶玻璃项目跃跃欲试。之所以招致了“围城”外企业对微晶玻璃的浓厚兴趣，一个重要的原因是，有的机构出于自身经济利益的驱使，在宣传中言过其实，过分夸大了微晶玻璃的盈利能力和市场前景。 此前有几家企业由于工艺问题导致投资失误，砸进了三四千万元后不惜推倒重来。据了解，目前正在筹建或筹划前期工作的企业在家左右。值得关注的是，在微晶玻璃行业，几乎见不到国有企业和国有资本的身影，清一色的是民间资本和股份制企业。其中，有上市公司背景的正在筹建微晶玻璃项目的就有朝华科技股份有限公司（一期建设年产万平方米，投入多万元，日前已经开工，预计年月投产，资金全部为股份公司投入。公司采取两步走计划，合计生产规模有万平方米）、四川双马水泥股份有限公司（年产万平方米规模，资金全部为股份公司投入）和湖南碧辉建材有限公司（华银电力为二股东，占的股份）。 近几年在卫生陶瓷行业异军突起的民营企业唐山惠达陶瓷（集团）股份有限公司也欲谋划上微晶玻璃项目。我国平板玻璃行业的老大江苏华润集团公司也甩出了大手笔，其建设规模为年产万平方米。广东汕头国份公司目前已经具有年产万平方米的生产能力，这家企业的香港私人老板极为看好微晶玻璃这种产品的市场前景，目前已经完成了征地工作，准备建成我国最大的微晶玻璃生产基地。 较早投产的那些企业，其设计规模基本上在年产万平方米以下，实际生产能力能够达到万平方米已属难能可贵。后来者有一个普遍的特征是，都拥有比较雄厚的资金实力，动作都很大，目标也很宏伟。 蛋糕做大就要做好市场推广 微晶玻璃作为一种可选择的装饰材料，天津标准国际建材有限公司的常务副总刘宝林将之比喻为一种“调味品”。这种“调味品”的未来市场份额到底有多大，眼前还很难妄下结论。微晶玻璃的表面特征与天然石材极为接近，能否从天然石材市场中争得更大的市场份额，就决定了微晶玻璃这块蛋糕能否做大。实现微晶玻璃市场膨胀的过程，实际上就是一个市场推广以及产品被广泛认知和接受的过程。 由于产品成本较高导致市场价格偏高，加之市场对这种新产品的认知度偏低，目前微晶玻璃的应用主要局限于公共建筑和商业建筑的外墙装饰，一部分用于内墙装饰，少部分用于地面，进入家庭装饰装修和制作成厨卫制品的则是少之又少。要做大微晶玻璃产品这块市场，就必须让更多的建筑设计师、装饰装修企业、施工企业以及广大的业主了解和喜欢上这种产品，就必须要想方设法让微晶玻璃走进寻常百姓家。要实现这个目标，现有的生产企业尤其是像天津标准国际和江苏华润集团公司等几家大企业就必须联手合作，在增加品种、降低成本方面合作，在市场宣传和产品推广方面合作，在竞争中合作，共同做好市场推广工作。 要解决微晶玻璃进入家庭这个难题，除了生产厂家要捆绑做好市场推广工作、大幅度地降低其制造成本之外，还必须开发低价位的产品。降低成本的过程其实就是一个大乱大治、不乱不治的过程。当一种产品的利润率高于同行业其他产品的平均利润率时，就必然引起社会资本的关注和聚集，导致新上生产线的过度集中，从而引起产品的集中供给，导致企业间的杀价竞争，最终导致该产品的利润率趋向平均。 在这样一个大浪淘沙的过程中，一个小小的微晶玻璃行业投下几亿元的资金打水漂、买教训并不为奇。没有一批企业的投入并招致惨败，行业内外的其他企业是不会引以为戒的。只要当一批企业用成千上万的金钱买到了血淋淋的教训时，这个行业及其产品市场才会真正走向规范。换句话说，微晶玻璃尽管行业不大，但并不是哪家企业想做就做得来的，最终能够从微晶玻璃这个行当里胜出的是那些拥有资金实力、技术优势和品牌优势的企业，因为它们具有抵御产品价格不断下滑风险和不断开拓市场的能力。天津标准国际已经形成了较为稳定的技术工艺，江苏华润集团公司也已经掌握了属于自己的核心技术，他们的工艺技术都已经趋于成熟，产品品种在不断丰富。并且，江苏华润集团在开发进入家庭的低价位品种方面已经做了些工作，取得了初步成效。 在过去的二三十年里，微晶玻璃的科学和工艺已获得了显著发展，进入了实用阶段。因其高强的性能，可以用于做飞机，火箭，卫星等的结构材料，还可以用于军工做激光制导材料，国外已有这类产品问世。开发、扩展其应用领域，也是微晶玻璃扩大市场份额的出路之一。 装饰装修市场是微晶玻璃的主流市场。在亚洲，日本是开发微晶玻璃最早的国家，代表了当前这种产品的世界水平。其微晶玻璃装饰板因为色泽艳丽，美观大方，棕红、橙、黄、绿、蓝、紫、白、灰、黑各种基色齐全，纹理清晰，而占据了目前日本相当的墙面装饰市场。天然石材具有资源的有限性，这就决定了微晶玻璃部分替代天然石材的可能性，这也是市场看好这种产品的主要依据之一。 如果微晶玻璃能够在纹理和花色以及品种的丰富上做足了功夫；如果生产厂家联合起来，做足了市场推广工作，能够吊起消费者对微晶玻璃这个调味品的胃口，扩大微晶玻璃的市场份额当是可以预期的。如果各厂家能够真正降低微晶玻璃成本，开发出大量进入家庭的低价位品种，微晶玻璃这个新产品仍然会鲜亮如初。 不管眼前的问题有多大，困难有多多，“围城”内和“围城”外的这些企业面对未来市场都必须联手作战，联手打拼市场。如此，微晶玻璃这样一个好的产品才会有一个好的市场前景。2. 目前我国微晶玻璃工业水平差距及对策目前产品色彩仍局限于纯白、黄、灰三色。主要受制于有色熔块的生产供应，原因有：2.1生产有色熔块在品种转换时损耗较大。换色前期的天有一个过渡色期，色差较大，有较大批量的接头料难以处理，使得生产成本上升。熔块生产厂家一旦生产某一颜色熔块，就得维持较长时间和较大批量，以使熔块质量保持稳定，从而不愿转产更多品种的有色熔块。板材成品生产厂家自备熔块炉数量有限，也不可能频繁更换花色。 2.2新的花色品种推向市场时风险也较大，万一市场不接受则损失巨大。3. 发展趋势去年底，全国余家微晶玻璃业内单位聚会，商讨我国建筑装饰用微晶玻璃发展大计，统一产品商业名称为“微晶石”。我国微晶玻璃板材生产能力已居世界第一。微晶玻璃市场前景看好，但竞争日趋激烈，价格已由年前的每平方米千元降低一半。随着生产厂家的增加，价格战已悄然打响。笔者认为今后的竞争将集中在价格（成本）、花色品种和售前（后）服务上。3.1 熔块原料生产专业化熔块是生产微晶玻璃板材的关键原料，在生产成本中占据较大的份额，熔块花色品种的多少直接制约着产品花色品种的发展。然而各生产厂家都自备熔块窑炉，形成小而全的生产模式。愚以为熔块尤其是有色熔块应走专业化生产的路子，否则不仅投资费用高，生产难以调控，多花色小批量的熔块生产模式也因接头料多而不经济。熔块专业厂家的多花色、大批量方式生产成本则相对较低，有利于行业发展。尤其象佛山生产厂家较为集中的地区更能显示出熔块专业化生产的优势。3.2 产品趋薄化微晶玻璃熔块在板材生产成本中占。而将内墙及地面用材的厚度由减小为左右完全可以满足使用要求。如生产厚、规格（）、（）的薄板。熔块原料成本减少，是降低生产成本的有效途径。 3.3 抛光自动化微晶玻璃板材的平面度是烧出来的，不是磨出来的。光泽度是磨出来的，不是烧出来的。这些特点与石板材和抛光瓷砖有较大的差异。微晶玻璃板材晶化烧成后若有微量变形时不能磨（刨）平，否则当磨削量超过一定限度时，内部气孔外露成为废品。故大多企业上马时都采用手扶磨机抛光。如今一些厂家已开始用大型自动抛光，但有的厂家使用效果不够理想，仍存在少量漏抛缺陷，还有待于按微晶玻璃特点改进和完善设备。 3.4 花色品种多样化现今微晶玻璃板材的花色多局限于白、黄、灰和少量的混合斑点。今后随着新工艺新设备的采用，仿名贵石板材装饰将成为潮流，红色等名贵色料也将广泛应用。微晶玻璃板材将以它的优异物理化学性能，较高性价比和丰富的花色品种优势对高档石板材市场发起强有力的冲击。3.5 烧成辊道化辊道窑快速烧成将成为重要的发展趋势。它具有高质量、低消耗、自动化烧成的优势。3.2.1 晶化烧成时间较隧道窑和梭式窑缩短。3.5.2 降低能源消耗和材料消耗，能源消耗减少。3.5.3 窑炉截面温差更小，更适于微晶玻璃的晶化烧结，烧成合格率更高。 3.5.4 能够实现自动控制烧成。调节灵活、稳定，品种转换方便，能适应市场需求变化。3.6 微晶玻璃材料复合于瓷砖表面，给廉价瓷砖穿上华丽外衣，顿时身价倍增，一举数得。既保持了微晶玻璃材料原有的优良特性，克服了瓷砖易吸污、光泽度低、色差较大的缺陷，又降低了微晶玻璃装饰材料的成本。实现两类材料的优势互补，改变了抛光瓷砖一直局限于装饰手法上的现象，一举实现了材质上的变革。微晶玻璃陶瓷复合板的优点主要有：3.6.1 表面吸水率保持了微晶玻璃板材零吸水率的特性，不吸污，特耐脏。 3.6.2 光泽度达光泽单位，明显高出抛光瓷砖和石板材，且表面具有较强的玉脂感，抛光后也不会产生应力变形。3.6.3 色泽均匀无色差，胜出石板材和瓷砖一筹。3.6.4 与瓷砖结合后的强度超过瓷砖，可达以上。3.6.5 绿色环保。无对人体有害的放射性污染和有毒害污染，也因微晶散射的光泽柔和而不产生光污染。3.6.6 成本低廉。采用新工艺新设备，将少量的微晶玻璃熔块复合于瓷砖上快速烧成，生产成本比微晶板材降低左右。主要表现在：3.6.6.1 微晶玻璃熔块用量仅为微晶玻璃板材的。 3.6.6.2 以廉价的瓷砖替代昂贵的特种棚板。3.6.6.3 免除消耗大量热能的窑具和窑车。3.6.6.4 降低能耗。3.6.6.5 晶化烧成时间缩短为。3.6.6.6 低投入高产出。按同等生产能力比较，投资仅及微晶玻璃板材的。一条大型微晶玻璃陶瓷复合板生产线年生产能力达万平方米以上。3.6.7 用途广泛。可制成厚板用于外墙干挂或吊顶；也可制成薄板用于内墙铺贴或铺地；还可制成台面板、桌面板等。既可装修五星级酒店、宾馆、机场、写字楼等高档建筑，又可进入住宅装修，如客厅、厨房、卫生间等。真可谓“出得厅堂，入得厨房”。 3.6.8 较低的成本和售价有利于打开住宅装修市场的大门。3.7 服务售前化为增加客户对产品性能及用途的了解，厂家通过宣传资料、咨询、样板间示范及装修设计等方法为用户提供良好的售前服务。指导用户正确选材，铺贴使用，甚至派专业人员或队伍直接参与施工。第二章 玻璃组成设计第一节 概述微晶玻璃通常是应用生产普通玻璃的原料，引入晶核剂经特殊加工而制成。目前，如何利用废料生产微晶玻璃已成为一项重要研发课题。围绕这一课题，国内利用废矿渣为主要原料，引入晶核剂、助熔剂和改变微晶工艺制度，研制出黑色微晶玻璃，或再适量添加钛渣，研制出玉色微晶玻璃。该微晶玻璃不仅色泽纯净，质感似玉，庄重华丽，而且力学强度高、耐酸、耐碱，是一种高档的建筑装饰材料。更引人注目的是，该微晶玻璃是以钢厂废矿渣为主要原料制成，益于利废和环保，具有显著的社会和经济效益。微晶玻璃是在控制条件下进行热处理使用其析出晶体，并使此晶体均匀生长而形成的多晶固体。微晶玻璃制造过程中的晶化与普通生产中的析晶缺陷（或称失透）是不同的，在微晶玻璃中，晶相是全部从一个均匀玻璃相中通过晶体生长而生产的，只有极少一部分为剩余玻璃相。微晶玻璃的制备包括熔制、核化、晶化等主要过程。 1. 原始玻璃的熔制和普通玻璃制品一样，微晶玻璃装饰材料基础玻璃的制备也是通过一定组成的配合料，在足够高的温度下（一般在1500左右），加热熔化、澄清、消除气泡，然后使之冷却到可以适合盛开的温度及粘度，而采用适当的成形方法成形。2. 原始玻璃的核化发反一个均匀的粘滞性液体冷至液体中某一最难熔组分的平衡溶解时，则此时该液体已成为一亚稳态，在此情况下，成核速度是难以觉察的，但若此状态下一旦成核，则晶体很容易生长，在此温度区以下，晶核可能会自发和均匀形成，但随着继续冷却，该液体会变得粘性太大，从而阻碍了晶核的形成和生长。图1为均相成核与生长与温度的关系，它们遵循有关物理化学及动力学方面的定律。根据简单的均相成核定律，大多数玻璃液过冷时不会析出晶体，一般须借助核化成核。成核通常出现在与空气接触的或与其他异物接触的玻璃表面。因为在这此寺方实际上已经存在着大量的晶核，当玻璃内部产生晶化现象时，几乎都是由于一些很难熔的粒子所形成的异相晶核所导致的。这些难熔物质通常为金属粒子、卤化物、硫化物和某些氧化物。这种由异相物质诱发而生产的成核，受玻璃结构中的紊乱及玻璃内或表面上的异物粒子所控制，故而称之异相成核。实际上，玻璃中晶体的均相成核是极为罕见的。只有部分二元统玻璃如BaO-SiO2系统才是均相成核。这种玻璃在不添加成核剂的情况下，就能在热处理时自发地在玻璃内部析出晶体。大多数玻璃如果长时间保持在其液线温度以下至高于退火点的温度范围内，都会通过异相核化而从表面开始产生析晶。在玻璃的表面，某些离子的配位数不足，与母体玻璃内之结构的差别在此局部是很大的，这样就生产了一个高能量状态，在此状态下，是很容易析出晶体的。大量的异物晶核毫无疑问会提高这种方式的析晶现象，在些情况下晶化通常以定向树技状朝向玻璃内部。由这种方式的异相成核和析晶而成的产物，其强度是很弱的，晶粒很粗糙，且内部伴有凹坑和空穴。最早发现的实用异相核化是某些金属粒子的成核。实际上，在此之前，某些金属离子如金、铜和银一直用于装饰用彩色玻璃的生产。这些物质先是以离子的形式熔于玻璃液中，然后，随着玻璃液的冷却，离子被还原成金属单质，这些金属单质以极其细的粒度分散在玻璃之中。金属核化剂道德发现可以用于锂硅酸盐玻璃晶化之中作为成核剂。但硅酸盐玻璃以此类核化剂进行晶化时用途不大。这是因为在有效的核化时，在成核粒子与晶化相之间必须存在相似结构。试验证明，在过冷液体中核化剂引入后，其结构不匹配程度不能大于15%，这样才能进行有用的核化。例如上述的锂硅古巴盐玻璃中，金或银作为核化剂时，其与玻璃结构的不匹配性只有0.5%，故是有效的核化剂，但这样的金属核化剂很少见的。后来，人们发现某些很接近硅酸盐玻璃结构的缔合氧化物晶体可以从玻璃内部析出，从而使硅酸盐和铝硅酸盐微晶玻璃得以核化和晶化，这是一个很有意义的技术突破。大量的硅酸盐玻璃系统尤其是二元系统在高于其液相线温度之上作为两种不容混性液体是很稳定的。最近几年，电子显微镜及X射线衍射技术发现，许多玻璃以前认为是均匀的，实际上在冷却时，会自发地、亚稳地分离成两种无定形相，另外一些玻璃即使在冷却时是均匀的，也含在退火点温度附近重新处理时，在显微镜下观察到分相作用。某些玻璃的亚稳分相的机理尚不十分清楚，但呆以认为在玻璃熔体冷却时产生了结构不匹配性。例如，Al2O3-SiO2系统在高温下，铝硅酸盐液体由于结构包含与SiO4邻接的AlO4，作为一个单相是稳定的，但一经冷却，熔休发生缔合，结构趋于形成角与角相接的四面体结构。对于Al2O3若进入此结构，氧离子必须三闪与三个四面体桥接，这样才能取代Si。这种三个四面体的螯合对于正常的双桥氧离子的网络结构产生地多的压迫作用，结果只允许有限的混合性，从而产生相分离。许多复合铝硅酸盐玻璃因为加入了象碱金属和碱土金属氧化物的修饰体，所以在玻璃冷却时，一般不会出现这种结构的不匹配性。这是因为较大的修饰离子停留在结构的空隙之中，保持了以铝代硅后网络的正负电荷平衡，保持了正常的交联结构。添加象TiO2这样的氧化物既不会修饰玻璃的结构，也不会取代玻璃网络中的SiO2，故必定在这种玻璃中产生微不溶混怀。一般情况下，少量的类似于TiO2的氧化物可以诱使玻璃在冷却时产生第二无定形相，这些氧化物集中在分出的一相之中。当玻璃重新加热处理时，会促进晶核的形成，初始晶核通常为亚稳氧化物相，它基本反映初始分离出的无定形小滴的基本结构，可以看出其与主玻璃相在结构元素上是有差别的。这些晶核即形成随后热处理晶化的核化剂。通过微不溶混性进行玻璃内部晶化可以将玻璃热处理成很硬的陶瓷体而不破裂。由于定形相分离是十分精细的，它所产生的粒子小于1000埃，故有很大的表面积用以形成很有效的初晶相之晶核。这样怕晶核可以形成很精细的晶体微观结构，从而大大降低了由于相与相之间的热膨胀差，晶体异向膨胀差及张力，从而才可以具有很高的强度。但是促使晶化的无定形微滴通常不如母体玻璃稳定，并在母体玻璃粘度很在百，开始晶化，母体玻璃当其中晶核充足之后，一般在粘度为10101014P时开始晶化，此时，温度需高于玻璃的低退火点，此时晶化过程中玻璃的某些畸变会被消除或者使其减至最小程度。温度对于以氧化物晶核的不溶混性的核化敢有一定影响，其规律与图1所示相似。3. 玻璃的晶化玻璃晶化方式很多，并且较为复杂，但在晶化过程中，其基本模式是大同小异的。对于铝硅酸盐玻璃来说，由于核化是由无定形相分离造成的，故它通常包括三个步骤，即初核粒的析出，核化与亚稳晶相的生长，稳定晶相的形成。原始玻璃中晶核形成之后，亚稳相首先在初始氧化物晶体上形成，这些亚稳晶体通常为固溶相，它们可按在玻璃中的比例结合玻璃中的主要化学成分。从玻璃结构上看，这些亚稳铝硅酸盐通常与SiO2的聚多晶有关，它们认为可是衍生体。因为它们可以看成是以铝代硅后，修饰离子再加以保持电荷平衡而从SiO2衍生来的。这与某些阳离子在铝硅酸盐玻璃中为保持交联SiO2网络的修饰修饰效应相似。这类玻璃初步晶化保持了结构的相似性。增加热处理时间，亚稳固溶体可以在1000保持几小时甚至几天方能分解成稳定的晶体，通常在稳定晶相的生长，它取决于具体的玻璃组成与结构。在某些情况下，亚稳晶相的性质是独特的，或者是研制者故意要求的。在此情况下，热处理时应在中间温度进行，并给以足够的时间，使其晶化，但不能有足够的时间使其达到化学平衡。然而稳定的硅酸盐结构，由于其优异的热稳性，可以成为多数微晶玻璃材料的基础。这些晶相通常为三维骨架硅酸盐，在某些情况下，它们是一层状平面硅酸盐。4. 玻璃装饰材料原始玻璃系统的选择在微晶玻璃装饰材料生产过程中，必须选择适当的玻璃组成，在此方面应注意考虑如下几个方面。41玻璃的熔化与成形性能首先应根据微晶玻璃的特点，根据所用原料的具体情况，使玻璃能以较经济的方法进行熔制和成形。（1）熔化性能道德考虑选择的玻璃组成使其熔制温度不能过高，通常根据目前我国小型池窑及坩埚窑的现状，玻璃的熔化温度不宜超过1520。如果温度过高，则一般耐火材料较好，燃烧也可能会有一定问题，所以，最好选择能在14501500温度范围内可以熔化好和澄清好的玻璃组成。某些玻璃组分可以大大降低玻璃熔体的粘度和表面张力。它们可以加速玻璃熔化与澄清。碱金属氧化物（Na2O,K2O,Li2O）是十分有效的助熔剂，氧化锂虽然其助熔效果较好，但其生产成本太高，故最好不用。某些碱土金属也起到一定助熔作用，如氧化锌（ZnO）等。氧化硼对于玻璃的熔化与澄清敢是非常有效的，且用量不大。在某些情况下，这些氧化物可以成为微晶玻璃的主要组成分。有些晶核剂本身也具有助熔作用，如TiO2等。在玻璃组成中，除了上述助熔剂和有利于澄清的组分外，还有一些组分会增加玻璃的粘度与表面张力。这会使玻璃的熔化与澄清速度降低，如氧化铝就是如此，但它们适当调其它玻璃组分的比例，适应于现有熔窑的熔化制度。除了选择易于熔化的玻璃组成外，还要考虑到玻璃在熔化后的玻璃组成与理论设计的变化不大。在此方面的影响主要是熔化过程中某些组分的挥发损失。其次是玻璃液与熔窑耐火材料之间的反应，使其熔于玻璃之中，从而造成玻璃设计组成的变化。一般情况下，玻璃组分的挥发除极个别外，挥发是很小的。有些组分如Na2O、B2O3，等通过多年来的生产实践是可以粗略地估计出来的。但有些物质对耐火材料的侵蚀程度却是难以估计的，故只有通过生产实践摸索出，以便理论计算与配料时加以补偿或纠偏。（2）操作性能熔化和澄清好的玻璃应具有适应于特定成形工艺的操作性能。许多玻璃成形工艺要求玻璃液在相当宽的温度范围内具有流动性，但不同的成形工艺要求具有不同的料性。在以坩埚生产微晶玻璃装饰材料时，以手工挑料压制成形，则要求玻璃具有较长的料性，否则会由于料性的影响而难以压制成形。以池炉采用平板玻璃生产工艺拉制成形时，则其料性相比之下，则可以适当短一点。微晶玻璃制品一般比普通玻璃制品的操作范围往往要窄一些，玻璃组成中的碱金属氧化物可以提高操作范围。如果微晶玻璃组成中碱性氧化物很少，且含有大量氧化钙或氧化铝时，其料性较短，操作范围也窄。作业性能的另一个方面是在成形过程中，玻璃冷却时有无失透的可能。虽然在生产微晶玻璃建筑材料时，主要目的是要玻璃析出晶体，但这个过程必须以控制的方式进行。在玻璃进行冷却时，由均匀成核导致的晶体生长可长出大晶体，而不是象由诱导析晶所得到的微晶结构。因此，不加控制而晶化出的玻璃是不可能具有很高的强度及其它优异性能的。此外，如果在成形操作过程中，发生非控析晶，则会导致玻璃粘度的急剧变化，从而给成形操作带来不利的影响。此外还会由于产生大晶体而导致过高的应力的形成，从而使玻璃在冷却退火过程中产生破裂。虽然在某些情况可以采取特殊成形工艺使玻璃快速冷却而越过临界温度范围以避免玻璃在冷却或加工时的晶化，但对普通的微晶玻璃装饰材料生产来说是不适宜的。故选择玻璃组成时，其析晶性能应慎重考虑。氧化锂和氧化镁都有加速玻璃析晶的倾向，但也有一些氧化物引入后可以抑制玻璃冷却时的析晶。故在微晶玻璃基础组成中，应选择这类组分加入，从而可以改善其成形性能。在许多情况下，外加