一种以粉煤灰为原料的微晶玻璃制造技术

本发明专利技术提供了一种以粉煤灰为原料的微晶玻璃。所述微晶玻璃由包含粉煤灰的原料制备得到，粉煤灰在原料中的质量占比为90％～100％，粉煤灰成分中SiO2、Al2O3和Fe2O3的质量百分数之和为50％～70％，所述微晶玻璃包括玻璃相和微晶相，所述玻璃相的质量分数在6％以下。本发明专利技术的有益效果可包括：能够实现粉煤灰的综合利用，粉煤灰利用率为90～100％；微晶玻璃的性能优异，性能高于天然石材。

A kind of glass-ceramics with fly ash as raw material

The invention provides a glass-ceramics with fly ash as raw material. The glass-ceramics are prepared from raw materials containing fly ash. The mass proportion of fly ash in raw materials is 90%-100%, and the sum of the mass percentages of SiO 2, AlO 3 and FeO 3 in fly ash composition is 50%-70%. The glass-ceramics include glass phase and microcrystalline phase, and the mass fraction of the glass phase is less than 6%. The beneficial effects of the invention include: the comprehensive utilization of fly ash can be realized, the utilization ratio of fly ash is 90-100%, and the performance of glass-ceramics is excellent, and the performance is higher than that of natural stone.

【技术实现步骤摘要】
一种以粉煤灰为原料的微晶玻璃
本专利技术涉及粉煤灰综合利用与资源化利用领域，特别地，涉及一种以粉煤灰为原料的微晶玻璃。
技术介绍
粉煤灰是煤经燃烧排放出的一种人工火山质的混合材料，是煤粉在锅炉中高温燃烧后，由除尘器收集到的粉状物质。然而随着时代的发展，更多煤被作为动力燃料使用，这就会产生更多的粉煤灰，粉煤灰亟待高附加值的综合利用。微晶玻璃是以玻璃与陶瓷成型技术为基础，通过控制热处理制度，得到的微晶相与玻璃相并存的一类多晶材料，因其机械性能、耐化学腐蚀性、热稳定性和绝缘性能良好，热膨胀系数可调等而在建筑装饰、机械、化工、电子电工、航天等领域被广泛应用。粉煤灰主要成分一般为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，这些物质是生产微晶玻璃所需的常用原料。因此，以粉煤灰为原料制备微晶玻璃产品既可以解决粉煤灰的高附加值资源化问题，又可以有效降低原料的经济成本，加大工业化生产的可能性。现有的微晶玻璃生产工艺主要包括：整体析晶法、熔融烧结法和溶胶-凝胶法，对于工业废渣微晶玻璃，其主要生产工艺为前两种。整体析晶法的生产流程为配料→高温熔融→浇筑成型→退火→核化晶化→抛光切边→产品，熔融烧结法的生产流程为配料→高温熔融→水淬→球磨→压片→核化晶化→抛光切边→产品。而现有的利用粉煤灰制备微晶玻璃主流生产工艺-整体析晶法和熔融烧结法存在生产能耗高、工艺流程长、废渣利用率低等问题，即使省略了高温熔融阶段制备的微晶玻璃，其粉煤灰的利用率也较低。目前尚未有通过一次高温处理、且能够高效利用粉煤灰的方法所制备出的微晶玻璃。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种以粉煤灰为主要原料的微晶玻璃，来实现粉煤灰的高效利用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种微晶玻璃。所述微晶玻璃由包含粉煤灰的原料制备得到，粉煤灰在原料中的质量占比为90％～100％，粉煤灰成分中SiO2、Al2O3和Fe2O3的质量百分数之和为50％～70％，所述微晶玻璃包括玻璃相和微晶相，所述玻璃相的质量分数为6％以下。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述粉煤灰中CaO的质量分数在10％以上。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶相在微晶玻璃中的质量占比为94～96％，所述微晶相可包括普通辉石相，其中，所述普通辉石相的形态包括长度为0.3～1.0μm、宽为0.1～0.2μm的条柱状。根据本专利技术的一个示例性实施例，所示条柱状普通辉石相的长宽比为1～10。根据本专利技术的一个示例性实施例，具有普通辉石相的微晶玻璃可包括按照质量百分比计的如下成分：35～42％SiO2，15～24％Al2O3，8～16％Fe2O3，11～18％CaO，1～3％MgO，0～2％K2O，0.3～0.8％Na2O，1～2％TiO2，0.2～0.5％P2O5，0.1～0.9％SrO，0.02～0.08％MnO。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶相在微晶玻璃中的质量占比在95％以上，所述微晶相包括质量比为(50～65)：(30～35)的硅灰石相和钙长石相。进一步地，玻璃相的质量分数在1～5％。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶相的形态包括放射状和薄片状。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶相在微晶玻璃中的质量占比在95％以上，所述微晶相包括质量比为(45～55)：(20～25)：(15～20)的钙长石相、石英相和莫来石相。进一步地，玻璃相的质量分数在1～5％。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶相的形态包薄片状和板状。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶玻璃的孔隙率可为4～15％，孔隙的孔径可为80μm以下，例如5～80μm。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶玻璃的体密度可为1.82～2.34g/cm2，吸水率可为0.02～0.10％，抗折强度可为40～56MPa。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述微晶玻璃的耐酸性可在98％以上，耐碱性在98％以上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：能够实现粉煤灰的高效综合利用，粉煤灰利用率为90～100％；微晶玻璃的性能优异，性能高于天然石材。附图说明通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1为示例1中粉煤灰制备的微晶玻璃样品的X射线衍射图；图2为示例2中粉煤灰制备的微晶玻璃样品的X射线衍射图；图3示出了粉煤灰制备的微晶玻璃样品的一个扫描电镜图；图4示出了粉煤灰制备的微晶玻璃样品的另一个扫描电镜图；图5示出了粉煤灰制备出的微晶玻璃样品表面的一个扫描电镜图。具体实施方式在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本专利技术的以利用粉煤灰为原料的微晶玻璃。本专利技术的微晶玻璃是以粉煤灰主要原料，添加少量配料，或者直接以粉煤灰为原料，整个制备过程省略了高温熔融阶段，通过直接烧结来制备。微晶玻璃的原料中粉煤灰的质量分数在90％以上，综合利用率高、附加值高。所述配料可包括：工业烧碱、钾长石、霞石、珍珠岩、废玻璃和硼砂中的至少一种。原料可包括按照质量百分数计的：烧碱0～10％、钾长石0～7％、霞石0～5％、珍珠岩0～10％、废玻璃0～10％和硼砂0～5％。原料还可包括微晶玻璃制备过程中的抛光与切边废料，其在原料中占比可为0～2％。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述微晶玻璃由包含粉煤灰的原料制备得到，粉煤灰在原料中的质量占比为90％～100％，例如95±3％。粉煤灰成分中SiO2、Al2O3和Fe2O3的质量百分数之和为50％～70％，进一步地，可为54～67％。所述微晶玻璃包括玻璃相和微晶相，所述微晶相的质量分数为在90％以上，进一步地，可在94％以上，例如94～99％。在本实施例中，所述粉煤灰可为高钙粉煤灰，粉煤灰中CaO含量可在10％以上。粉煤灰可包括按照质量百分比计的如下成分：SiO233～38％，Al2O312～22％，Fe2O35～10％，CaO10～16％，MgO1～3％，K2O1～2％，Na2O0.3～0.8％，TiO21～2％，P2O50.2～0.5％，SrO0.1-0.9％，MnO0.02～0.08％，余量为烧失量，例如烧失量可为0.48～10％。例如，粉煤灰可包括：SiO235±1％，Al2O317±3％，Fe2O37±1.5％，CaO13±2％，MgO2±0.5％，K2O1.5±0.3％，Na2O0.5±0.1％，TiO21.5±0.3％，P2O50.3±0.1％，SrO0.5±0.3％，MnO0.05±0.025％，烧失量5±4％。在本实施例中，以粉煤灰为原料或主要原料制备出的微晶玻璃是以晶相(即微晶相)为主，含有少量的玻璃相。晶相和玻璃相相互镶嵌，形成相对致密的结构体，同时在晶相和非晶相的相互镶嵌中存在少量孔隙。在本实施例中，制备出的微晶玻璃的物相可包括三种。第一种：所述微晶相在微晶玻璃中的质量占比为94～96％，玻璃相的质量占比为4～6％，例如非晶相的质量占比可为5％。如图1所示，所述微晶相可包括普通辉石相，普通辉石相的硬度和化学性质稳定，其含量越高，微晶玻璃的机械性能(抗压、抗折强度)和耐化学腐蚀性(耐酸碱性)更强，因此，具有该物相的微晶玻璃性能优异。所述普通辉石相的形态包括柱状(也可称为条柱状)，柱状的晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃由包含粉煤灰的原料制备得到，粉煤灰在原料中的质量占比为90％～100％，粉煤灰成分中SiO2、Al2O3和Fe2O3的质量百分数之和为50％～70％，所述微晶玻璃包括玻璃相和微晶相，所述玻璃相的质量分数为6％以下。

【技术特征摘要】
1.一种微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃由包含粉煤灰的原料制备得到，粉煤灰在原料中的质量占比为90％～100％，粉煤灰成分中SiO2、Al2O3和Fe2O3的质量百分数之和为50％～70％，所述微晶玻璃包括玻璃相和微晶相，所述玻璃相的质量分数为6％以下。2.根据权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶相在微晶玻璃中的质量占比为94～96％，所述微晶相包括普通辉石相，其中，所述普通辉石相的形态包括长度为0.3～1.0μm、宽为0.1～0.2μm的条柱状。3.根据权利要求2所述的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃包括按照质量百分比计的如下成分：35～42％SiO2，15～24％Al2O3，8～16％Fe2O3，11～18％CaO，1～3％MgO，0～2％K2O，0.3～0.8％Na2O，1～2％TiO2，0.2～0.5％P2O5，0.1～0.9％SrO，0.02～0.08％MnO。4.根据权利要求1所述的微晶玻璃，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙红娟，曾丽，彭同江，丁文金，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51