【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種以黃河泥沙為主要原料低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃的方法，屬于微晶玻璃高新。
技術介紹
1、黃河泥沙作為一種硅酸鹽類資源，如何進行高值化綜合利用，變廢為寶，一直是黃河泥沙科研部門重點關注的研究方向。近十幾年來，黃河泥沙在建筑材料(燒結磚、蒸壓磚、陶粒)、工業材料(型砂、覆膜砂)、防汛材料(人工石材、護坡磚)、農業材料(鹽堿地改良、綠化種植土壤)、藝術品(澄泥硯、陶器)等方面得到廣泛應用。
2、目前，微晶玻璃主要以工業廢渣、工業尾礦、固體廢棄物灰渣等為原料，如申請號為cn201610294821.x的專利公開一種氰化尾渣泡沫微晶玻璃及其制備方法，其主要原料為氰化尾渣(工業廢渣)，加入發泡劑、形核劑、助溶劑和穩泡劑等，通過預熱、發泡、晶化和退火制成微晶玻璃。該專利技術利用黃金冶煉中產生的氰化尾渣為主要原料，制備泡沫微晶玻璃。但是利用黃河泥沙制備微晶玻璃的相關研究較少。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種利用黃河泥沙低溫燒結制備灰色微晶玻璃的方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案：
3、一種低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，按重量百分比計，原料組成為：黃河泥沙50％～60％；硅砂3％～10％；caco325％～30％；na2sif64％～8％；na2co35％～10％；另外加入上述原料總重1％～4％的b2o3-cuo-bi2o3氧化物。
4、所述黃河泥沙的ph值為7.5～9，中值粒徑
5、所述的灰色黃河泥沙微晶玻璃的低溫燒制方法，包括以下步驟：
6、(1)熔融：將黃河泥沙放入烘箱中烘干，然后與其他原料按一定配比混合均勻倒入升降式馬弗爐中，緩慢升溫至1300℃～1350℃燒結，在此溫度下保溫2h～3h，確保物料全部熔融；(2)成型：將熔融后的玻璃液倒入400℃～600℃的模具中，冷卻20s～30s，得到玻璃板；(3)核化：將玻璃板置于馬弗爐中，以2℃/min～5℃/min的升溫速度將馬弗爐溫度由600℃升溫至700℃～740℃，對玻璃板進行核化，核化時間2h～4h；(4)晶化：以2℃/min～5℃/min的升溫速度將馬弗爐中溫度升溫至850℃～900℃對玻璃板進行晶化，晶化時間3h～5h，最后隨爐冷卻至室溫，得到微晶玻璃半成品；(5)后處理：將微晶玻璃半成品切割拋磨后，得到成品。
7、本專利技術有益效果
8、(1)本專利技術以黃河泥沙為主要原料，黃河泥沙資源豐富，廉價易得，不僅解決了制備微晶玻璃原料的來源問題，而且為黃河泥沙資源的高值化利用提供了新途徑，同時可大幅降低微晶玻璃的生產成本，具有較好的經濟價值和社會價值。
9、(2)本專利技術利用黃河泥沙作為硅酸鹽類物質的特性，原料自身含有sio2、al2o3、cao、fe2o3等成分，其中fe2o3可以作為一種晶核劑致使玻璃內部成核，有利于制備以β-硅灰石為主晶相的微晶玻璃。
10、(3)本專利技術采用的原料粒徑較小，均為納米級，納米級原料能增加顆粒的表面積，促進顆粒間的接觸、擴散以及晶化，有利于降低燒結溫度。
11、(4)本專利技術考慮到黃河泥沙中的sio2相對含量較高，原料熔融的溫度較高，選用na2co3、b2o3-cuo-bi2o3作為助熔劑，na2co3在高溫條件下化學鍵斷裂，產生的堿性氧化物和co2降低熔融溫度。b2o3-cuo-bi2o3試劑中的b3+、cu2+、bi3+進入[si(al)o4]四面體之間形成固溶體，引起晶格畸變，促進晶界遷移，降低燒結活化能，從而實現在較低溫度下的燒結。
12、(5)本專利技術通過控制原料的粒徑及助融劑的添加量，使微晶玻璃的燒結溫度由1500℃降低至1350℃以下，實現了微晶玻璃的低溫燒結，能大幅度降低微晶玻璃的制備成本。
13、(6)本專利技術選用na2sif6作為成核劑，并限定其加入量，當體系中氟化物含量大于4％時，氟化物在冷卻過程中從熔體中分離，在降低黃河泥沙微晶玻璃析晶活化能的同時，有利于提高微晶玻璃的物理化學性能。
14、(7)本專利技術的微晶玻璃以β-硅灰石為主晶相，制備過程中通過添加sio2含量較高的硅砂，可以有效解決基礎玻璃成分中sio2含量不足的問題。
15、(8)本專利技術的灰色微晶玻璃為cao-al2o3-sio2系統，添加的caco3在高溫條件下分解為cao，cao與sio2反應生成casio3。由于cao取代sio2會增加網絡外體量，玻璃網絡連接強度下降，有利于質點運動，從而降低玻璃的析晶活化能，增加析晶數量，得到一定晶體尺寸的微晶玻璃。
16、(9)本專利技術的灰色微晶玻璃產品性能良好，其彎曲強度大于115mpa，沖擊韌性大于3.9kj/m2，綠色環保，符合綠色建材和jc/t?2097-2011《工業用微晶玻璃板材》的要求，可應用于建筑裝飾、機械制造、微電子技術、生物醫學等領域。
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1.一種低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，其特征在于，按重量百分比計，原料組成為：黃河泥沙50％～60％；硅砂3％～10％；CaCO325％～30％；Na2SiF64％～8％；Na2CO35％～10％；另外加入上述原料總重1％～4％的B2O3-CuO-Bi2O3氧化物。
2.如權利要求1所述低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，其特征在于，所述黃河泥沙的pH值為7.5～9，中值粒徑D50為400nm，主要化學組成為：SiO254％～68％、Al2O38％～15％、CaO5％～10％、Fe2O32％～6％、MgO?1％～5％、K2O?1％～5％、Na2O?1％～5％、TiO20.1％～3％。
3.如權利要求1所述低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，其特征在于，所述硅砂的中值粒徑D50為470nm，主要化學組成為：SiO297％～99％、Al2O30.01％～3％、K2O?0.01％～1％、CaO0.01％～1％、Fe2O30.01％～1％、Cr2O30.01％～1％、TiO20.01％～1％、CuO?0.01％～1％。
4.如權利要求1所述的低溫燒制灰色黃河泥沙微
5.如權利要求1所述低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，其特征在于，所述氧化物中的B2O3、CuO、Bi2O3的摩爾比為1:1:1；其中B2O3純度大于99％，D50為390nm；CuO純度大于99％，D50為440nm；Bi2O3純度大于99％，D50為410nm。
6.一種權利要求1所述的灰色黃河泥沙微晶玻璃的低溫燒制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，其特征在于，按重量百分比計，原料組成為：黃河泥沙50％～60％；硅砂3％～10％；caco325％～30％；na2sif64％～8％；na2co35％～10％；另外加入上述原料總重1％～4％的b2o3-cuo-bi2o3氧化物。
2.如權利要求1所述低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，其特征在于，所述黃河泥沙的ph值為7.5～9，中值粒徑d50為400nm，主要化學組成為：sio254％～68％、al2o38％～15％、cao5％～10％、fe2o32％～6％、mgo?1％～5％、k2o?1％～5％、na2o?1％～5％、tio20.1％～3％。
3.如權利要求1所述低溫燒制灰色黃河泥沙微晶玻璃，其特征在于，所述硅砂的中值粒徑d50為470nm，主要化學組成為：sio297％～99％、al2o30.01％～...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李昆鵬，陳琛，江恩慧，張戈，石華偉，李麗珂，黎思恒，王遠見，蔣思奇，曹永濤，王婷，李新杰，任智慧，張翎，孫龍飛，閆振峰，王子路，
申請(專利權)人：黃河水利委員會黃河水利科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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