微晶玻璃生产工艺设计

1、铁尾矿微晶玻璃生产工艺1.微晶玻璃概述微晶玻璃(CRYSTOE and NEOPARIES)又称微晶玉石或陶瓷玻璃。是综合 玻璃，是一种外 国刚刚开发的新型的建筑材料，它的学名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来 大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是 玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有 规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。因其可用矿石、工业尾矿、冶金 矿渣、粉煤灰、煤 肝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

2、璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优於天石材和陶瓷，町用於建筑幕 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 利用铁尾矿制备微晶玻璃生产工艺2. 1生产原料及设备生产原料包括：铁矿尾矿(铁尾矿)、 等。仪器设备采用LCT-2型差热分析仪、 EDAX9100型能谱分析仪、KZJ5000-2. 1. 1铁尾矿形貌及成分铁矿尾矿颜色呈青白色，粒度较细，颗粒小于40目，可以清晰观察到尾矿中含有的晶方解石、氧化铝、菱镁矿、纯碱、硼酸、碳酸顿 日立S-450扫描电镜、D

3、/MAX-3C型X衍射仪、 I型电动抗折仪等。莹洁白的石英颗粒，尾矿中泥土含量较少，是理想砂质尾矿。该铁矿尾 矿经扫描电镜观察及能谱分析，其尾矿形貌特征见图1,能谱图见图2,成分检测结果见表1。化学组成Si02AL 2O3Fe203CaOMgOK2ONa20其他W74.46. 258.592. 572. 441.322. 541.901002. 1. 2玻璃系统的确定由表1可见其中主要成分有SiO2、AI2O3、Fe20s,并且含有一定量的CaO、MgO、K2O、 Nd20。该尾矿中的铁含量过高；在铁矿尾矿成分改性的研究，添加适量的CaO、MgO,使之形 成50 MgOAl 203 -B Si

4、02系统玻璃。并且在玻 璃成分中引入少量的0、B2O3,降低 高温粘度，有助于降低熔化温度，并加人少量硫磺，使部分铁转化成硫化亚铁，有助于晶 化。2. 2晶核剂通过确定尾矿的CaO MgO A1203 -B Si02玻璃系统，晶核剂的选择应与基础玻 璃系统密切相关。米用Cr2O3> Ti02做晶核剂。由于銘尖晶石的晶格常数为ao=8. 086X 1O-10 m,透辉石晶格常数 a=9. 73X 10_1° m, b=8. 89X IO-10 m, c=5. 25X 10%,其 a、b 值与锯尖晶 石ao相匹配，易在熔体内形成透辉石晶体；Ti02金红石晶格常数3c=8. 88X

5、10_10m与B -硅灰石且二7. 94X 10_10m比较接近，易在Ti(h周围 形成B -硅灰石。0203在CaO MgO ALOs SiO2玻璃中溶解度较低，不足以形 成大量晶胚， 其单独作为晶核剂效果不好；若同时引入Ti02晶核剂，可以更好地诱导硅灰石晶体产生，本 工艺采用了复舍晶核剂.w(Cr20s)=1.5%, w(TiO2)二2.5%。经过试验，最终摸索出一个铁矿尾 矿添加量较多的微晶玻璃矿物配方和化学组成(见表2、3)o表2铁矿尾矿微晶玻璃矿物组成%矿物组成尾矿氧化铝菱镁矿方解石硼酸碳酸顿纯碱w63. 32. 610. 216. 12. 61. 13.8表3铁矿尾矿微晶玻璃化学

6、成分化学成分SiOzAI2O3B2O2FeO/FezChCaOMgOBaONa20K20W57. 17. 91. 86. 512.87. 01. 1451.02. 3微晶玻璃生产工艺流程微晶玻璃的生产方法主要有两种：压延法和烧结法。压延法由于投资大，工艺技术复 杂，生产成本也比较高，并且对技术装备要求比较高。国内只有两家企 业采用，大多数企业 较普遍地采用烧结法。本工艺采用烧结法工艺，其工艺流程为：配料一混合一熔制一水淬一 过筛一铺料一晶化一抛磨一切割一成品。2. 4玻璃料的熔制按照表2所示的矿物组成进行配料，混合均匀。将200mL氧化铝圮竭在升温 前放人硅 钳棒电炉中；用3, 4h将炉温升至

7、1300C,开始加料，每间隔20min加料一次；最后升至 1500C恒温0.5-1 h,使玻璃液澄清；然后将熔融玻璃液进行水 淬，获得制备微晶玻璃所需 的玻璃料。2. 5差热分析及热处理应用差热分析仪对玻璃粉末进行差热分析，升温速率为10。C /min,差热曲线 见图 3o其转变温度ts大约为720C,因此确定核化温度t恢=tg+50C =770C ；晶化 温度选择最高 放热峰1100C,升温速率控制在35C/min,核化恒温1. 5 h,晶化 恒温分别为2 h和I h。将水淬后的玻璃料在球磨机中进行破碎，分别经& 16、20且筛分成3份，按 照细下粗 上的顺序铺在碳化硅模板上，每层厚度控制在58 mm,这样有利于气 泡排出，经抛磨后制 品表面无气泡，花纹清晰。图3铁尾矿玻璃粉末差热分析图2. 6X衍射分析微晶玻璃应用X Ray仪进行测定，工作电压为35kV,工作电流为25mA, Cu靶，扫描 速度2。/nin ;其乂1®图谱见图4和图5。与标准卡片比对，发现图4主品