一種含改性粉煤灰的調溫微晶玻璃及其製備工藝的製作方法

2023-07-26 01:03:56

本發明涉及微晶玻璃技術領域，尤其涉及一種含改性粉煤灰的調溫微晶玻璃及其製備工藝。

背景技術：

微晶玻璃又稱微晶玉石或陶瓷玻璃，是一種兼具玻璃和陶瓷雙重性能的綜合玻璃，其具備許多優異的使用性能，比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強，熱膨脹係數可調，耐磨耐蝕，熱穩定性好，介電常數穩定，在電子、電力、化工、建築等等行業均有廣闊的應用空間。傳統的微晶玻璃主要由天然礦物原料製成，生產成本較高。

許多工業固體廢棄物如廢渣土、粉煤灰、爐渣粉等等含有製造微晶玻璃的大部分原料，如果能將這些原料進行有效合理的處理利用，將會達到環境治理和降低生產成本的雙贏模式。《CAS系粉煤灰微晶玻璃製備工藝試驗研究》一文利用燒結法製備了高性能的粉煤灰微晶玻璃，但是因為粉煤灰成分差異導致製備的微晶玻璃塑性較差，氣孔率高，成品率不穩定，產品主要用在建築材料方面，在其他行業的應用受到限制。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種含改性粉煤灰的調溫微晶玻璃。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種含改性粉煤灰的調溫微晶玻璃，該微晶玻璃由以下重量份的原料製成：改性粉煤灰20-30、二氧化釩納米線4-5、矽灰石10-15、石英砂40-50、純鹼5-8、氧化鉀8-12、氟化鈉1-5。

所述的改性粉煤灰由重量份的原料製得：粉煤灰30-40、碳納米管1-2、碳酸鈉20-30，其製備方法包括以下步驟：

（1）將粉煤灰過100-200目篩，過篩物投入馬弗爐中，在600-800℃條件下焙燒2.5-4h除殘碳後自然冷卻備用；

（2）將步驟（1）的物料投入反應容器中，加入碳酸鈉、碳納米管，高速攪拌混合均勻後在850-900℃、氮氣氛圍下焙燒2-3h，產物冷卻後破碎過200-300目篩，水洗2-3次後完全乾燥，即得改性粉煤灰。

所述的一種含改性粉煤灰的調溫微晶玻璃的製備工藝包括以下步驟：

（1）配料：按照配製將各原料混合，球磨分散20-30min；

（2）熔制：配料投入反應容器中，在真空條件下以5-8℃/min的升溫速度加熱至1150-1250℃，隨後再以4-5℃/min的速度升溫至1500-1600℃，保溫1-1.5h，保溫過程中每隔30min攪拌脫泡4-5次；

（3）成型退火：所得熔體傾倒於鋼板上成型，成型後在400-500℃條件下退火，冷卻至室溫；

（4）核化晶化：將步驟（3）所得物料以10-15℃/min的速率升溫至700-750℃，核化0.5-1h後再繼續升溫至950-1050℃，晶化2-3h後自然冷卻至室溫後即得。

本發明優點在於，將工業廢料粉煤灰經過改性處理後與其它原料混合熔融製備微晶玻璃，製備的改性粉煤灰是一種摻雜碳納米管的層狀雜化材料，其礦化過程得到有效調控，改善玻璃熔體的塑化性和成核性，增強效果顯著，加入的二氧化釩納米線賦予複合微晶玻璃調溫性能，兼有細化晶粒的功效，再結合其他原料，最終製得了高強度、高彈性、高可塑性、智能調溫、高透明度的微晶玻璃，且其生產工藝簡單高效，提升了傳統粉煤灰微晶玻璃的產品價值。

具體實施方式

該實施例微晶玻璃由以下重量份的原料製成：改性粉煤灰20、二氧化釩納米線4、矽灰石10、石英砂40、純鹼5、氧化鉀8、氟化鈉1。

其中改性粉煤灰由重量份的原料製得：粉煤灰30、碳納米管1、碳酸鈉20，其製備方法包括以下步驟：

（1）將粉煤灰過100目篩，過篩物投入馬弗爐中，在600℃條件下焙燒2.5h除殘碳後自然冷卻備用；

（2）將步驟（1）的物料投入反應容器中，加入碳酸鈉、碳納米管，高速攪拌混合均勻後在850℃、氮氣氛圍下焙燒2h，產物冷卻後破碎過200目篩，水洗2次後完全乾燥，即得改性粉煤灰。

該實施例微晶玻璃的製備工藝包括以下步驟：

（1）配料：按照配製將各原料混合，球磨分散20min；

（2）熔制：配料投入反應容器中，在真空條件下以5℃/min的升溫速度加熱至1150℃，隨後再以4℃/min的速度升溫至1500℃，保溫1h，保溫過程中每隔30min攪拌脫泡4次；

（3）成型退火：所得熔體傾倒於鋼板上成型，成型後在400℃條件下退火，冷卻至室溫；

（4）核化晶化：將步驟（3）所得物料以10℃/min的速率升溫至700℃，核化0.5h後再繼續升溫至950℃，晶化2h後自然冷卻至室溫後即得。

該微晶玻璃呈咖啡色，結構緻密無孔，色澤均勻，其性能測試結果為：密度：2.64g/cm3；莫氏硬度：7；抗折強度：60.5MPa；耐酸係數：0.2168；耐鹼係數：0.2104。