利用鐵鎳合金水淬渣製備顏色可調的玻璃陶瓷的方法及其產品和應用與流程

2023-10-23 13:12:02 1

本發明涉及建築材料和光學材料領域，尤其是涉及一種鐵鎳合金水淬渣玻璃陶瓷的製備方法、通過其獲得的產品及該產品的應用。

背景技術：

鐵鎳合金水淬渣是拜耳法赤泥和紅土鎳礦通過碳熱還原製備鐵鎳合金時產生的爐渣，經水淬後得到的物質。

在拜耳法生產氧化鋁的過程中，拋棄大量的紅褐色強鹼性廢料，該廢料中由於富含氧化鐵而呈現紅色，因此稱之為赤泥。每生產1噸氧化鋁，大約產生0.8-2.0噸赤泥。處理拜耳法赤泥的方法大都採用在堆場堆放、築壩溼法堆存或赤泥乾燥脫水後幹法堆存。赤泥鹼含量較高，滲濾到周圍水體後對環境、水源造成汙染。此外，曬乾的赤泥形成的粉塵到處飛揚，破壞生態環境，造成環境汙染。赤泥的大量堆存，既佔用土地，浪費資源，又易造成環境汙染和安全隱患。

鑑於此，國內外正在進行許多赤泥綜合利用的新技術開發，其中包括一些利用赤泥製備玻璃陶瓷或微晶玻璃的技術。

微晶玻璃製備技術主要有熔融法、燒結法、溶膠凝膠法和混合燒結法等，其中熔融法和燒結法尤為常見，多在工業生產中應用。玻璃陶瓷就是用熔融法製備出來的。它的工藝流程為：工藝流程為配料→熔化→澆鑄成型→熱處理析晶，析晶方式為整體析晶。為了能從玻璃中析出晶體，對母相玻璃的組成有嚴格的要求，一般要加入形核劑。熔融法的最大特點是可以用壓延、壓制、吹制拉制和澆注等玻璃成型工藝來製作成品。目前用這種工藝製備的玻璃陶瓷有：矽酸鹽類玻璃陶瓷，鋁矽酸鹽類玻璃陶瓷，磷酸鹽類玻璃陶瓷，氟矽酸鹽類玻璃陶瓷等。

專利申請cn103395991a涉及的一種微晶玻璃建材裝飾材料。主要原料是赤泥、螢石、石英砂與菱鎂石，按照一定的配比，通過高溫熔化、 均化、澄清，澆注或壓製成型，再通過退火處理而得到微晶玻璃建材裝飾材料；各種原料配比：赤泥80-85％，螢石2-1％，菱鎂石8-12％，石英砂10-15％；將各種原料按照重量百分比稱重，添加2％的水，混合均勻；將混合好的配料放到玻璃窯爐中，通過1420℃高溫熔化，均化，澄清；將熔化好的玻璃液注入模型中，進行壓製成型；將壓製成型的玻璃製品放入玻璃退火爐內，退火溫度為560℃；退火時間30分鐘，得到製品。

專利申請cn103304141a涉及的一種利用鋼渣和赤泥複合製備的玻璃陶瓷及其製備方法，鋼渣30～65份、赤泥20～60份、河沙5～15份。其製備方法為：將鋼渣、赤泥與河沙均勻混合，採用高溫熔融法製備基礎玻璃，再由基礎玻璃進行熱處理得到玻璃陶瓷。

專利申請cn102838280a涉及的一種利用赤泥和廢玻璃製備泡沫玻璃陶瓷的方法。先將赤泥和廢玻璃混合經球磨得到粉體配合料，再經發泡、退火處理得到泡沫玻璃陶瓷；所用的赤泥為制鋁工業提取氧化鋁時排出的汙染性廢渣。

專利申請cn103342465a涉及的一種利用赤泥和粉煤灰複合製備的玻璃陶瓷及其製備方法。將質量百分含量為10-70％的赤泥、20-70％的粉煤灰與5-25％的添加劑均勻混合，採用高溫熔融法製備基礎玻璃，再由基礎玻璃進行熱處理得到玻璃陶瓷。

專利申請cn103922599a涉及的一種利用赤泥、粉煤灰和鈦渣複合製備的玻璃陶瓷及其製備方法。將25-70％的赤泥，23-70％的粉煤灰，1-10％的鈦渣，0-10％的助溶劑，經配料、混合、熔制、成型、核化晶化、冷加工而成微晶玻璃。

專利申請cn103373815a涉及一種拜耳法赤泥多孔微晶玻璃及其製備方法，它以拜耳法赤泥為主要原料加工生產的多孔微晶玻璃，其原料按照重量百分比，它包括成孔劑2-7％，質量分數3％聚乙烯醇水溶液3～15％，餘量為以拜耳法赤泥為主要原料加工生產的多孔微晶玻璃。

專利申請cn103922585a涉及一種用氧化鋁赤泥生產多色微晶玻璃粒料的方法。包括：將原料混合後加入到1500-1600℃的玻璃爐內，經過10-15小時熔化成黃綠色玻璃液，溫度保持在1300-1400℃，向黃綠色玻璃液中每分鐘加入氧化鎳0.5-2重量份或氧化鈷0.1-0.5重量份或氧化鉻 1-2重量份，攪拌，黃綠色玻璃液著色為灰色玻璃液或黑色玻璃液或墨綠色玻璃液，灰色玻璃液或黑色玻璃液或墨綠色玻璃液流入到水池中，急冷炸裂，篩分出3mm以下的微晶玻璃顆粒，微晶玻璃顆粒烘乾後，得到灰色微晶玻璃粒料或黑色微晶玻璃粒料或墨綠色微晶玻璃粒料。

由上述專利所述可知，上述專利的技術都是直接使用未經任何有價元素提取的赤泥，一方面赤泥中的fe等有價金屬沒有得更充分的利用；另一方面，由於赤泥中存在大量的fe等過度族金屬元素，使得玻璃陶瓷的成色性能較差，顏色很難調整，或者赤泥的摻入量較少，達不到充分利用赤泥的目的。

專利申請cn104193171a涉及的一種矽錳合金渣微晶玻璃及其製備方法。由重量百分比為55-65％：35-45％的矽錳合金渣和輔助原料製備而成，將矽錳合金渣烘乾、粉碎、過篩後與輔助原料混合均勻得基礎配合料，在1400～1650℃溫度內熔融，澄清、均化得合格玻璃液；然後將澄清、均化的玻璃液成型或冷卻破碎(水淬)形成基礎玻璃板或塊(粒)料；最後，基礎玻璃板經晶化熱處理得到矽錳合金渣微晶玻璃，塊(粒)料裝入模具經燒結、晶化熱處理得矽錳合金渣微晶玻璃。

專利申請cn104140207a涉及了一種工業廢渣再利用型玻璃陶瓷，其特徵在於，包括下列重量份數的物質：鋼渣10-80份，石渣35-70份，鎂1.8-6.4份，聚乙烯醇15-36份，羥基磷灰石1-29份，氟矽酸鈉1.8-13.8份，偉晶花崗巖3-11份，氧化鐵11.5-27份，矽50.9-67.9份，鋁11.73-15.73份，疏水改性的納米級氧化矽1-7.5份，葉蠟石11-40份，高嶺石0-37份。

專利申請cn103553333a涉及了一種富鐵鎳渣微晶玻璃：由鎳渣90.27±0.02wt％，kno32.11±0.01wt％，sb2o37.62±0.01wt％組成。該發明還提供了上述富鐵鎳渣微晶玻璃的製備方法，該方法無需將鎳渣進行還原除鐵，只需外加一定量的氧化劑和澄清劑進行高溫熔融即可得到基礎玻璃。

專利申請cn101648774涉及了錳鐵渣微晶玻璃及其製備方法。是用錳鐵渣(30～50％)、廢碎玻璃(10～30％)粉料配合料(20～40％)，經原料粉碎、配料、混合、熔制、成型、退火、核化晶化、冷加工而成。產品主要成分為：sio2(50～57％)，fe2o3(0.1～1.0％)，al2o3(3～5％)，cao(20～ 26％)，mgo(8～11％)，mno2(3.2～5.0％)，na2o(4～7％)。

專利申請cn104556702a涉及了一種利用冶金渣製備高鹼度微晶玻璃的方法，冶金渣包括鋼鐵冶金渣和有色冶金渣等，主要化學組成為cao、sio2、al2o3、mgo、fe2o3、mno等。本發明在製備基礎玻璃過程中，通過在冶金渣中添加配料，將其二元鹼度質量比控制在0.6-0.9的較高水平，同時al2o3質量百分含量控制在8-18％，tfe百分含量控制在小於9％；後續採用一步法熱處理制度將基礎玻璃製備為高鹼度微晶玻璃。

以上專利申請均涉及到各類冶金渣由於製備微晶玻璃或玻璃陶瓷的技術，但這些利用冶金渣的專利中的冶金渣並不包含赤泥和紅土鎳礦為原料生產鎳鐵合金後副產的水淬渣；同時，由於上述冶金渣本身的化學組分限制，導致微晶玻璃製品的顏色相對固定，難以調整產品的顏色和透明度。

專利申請cn1654390涉及的一種裝飾用顏色微晶玻璃配方及生產工藝。它含有下列化學組分(重量百分比)：55-62％的sio2、5-9％的al2o3、12-20％的cao、0-4％的mgo、3-8％的r2o、1-5％的bao、3-9％的zno、0-2％的b2o3、0-1％的sb2o3、0-4％的li2o、著色劑適量，上述r2o中的r代表na或k。

專利申請cn103964689a涉及的一種顏色和性能可調的新型牙齒微晶玻璃及其製備方法。它是由玻璃基質相同的矽灰石微晶玻璃熔塊粉末和磷灰石微晶玻璃熔塊粉末混合，然後再與黃色色料混合、燒結而來的。本發明如果需要改變材料的顏色和性能，在無需重新製備微晶玻璃熔塊和黃色色料的前提下，通過改變混合粉末中熔塊與色料之間的混合比例，就可製備出不同顏色和性能的微晶玻璃。

專利申請cn103951190a涉及的一種熔塊+色料複合的顏色梯度變化的牙齒微晶玻璃。它通過分別熔制白色微晶玻璃熔塊和黃色色料，然後在成型模具上先鋪設白色微晶玻璃熔塊粉末，再在上面依次鋪設多組混合熔塊粉末，鋪設多組混合熔塊粉末時，按照黃色色料比例由少到多的原則進行，最後在晶化爐內燒結處理即可。

上述三種涉及微晶玻璃顏色調整的技術，其共性是通過加入色料或著色劑來對微晶玻璃製品的顏色進行調整，這是一種傳統的顏色調整方法。

通過以上技術分析可見，一種將赤泥中的鐵及其有價金屬通過還原提 出後，在利用其廢渣製備微晶玻璃製品，並且在未加入任何色料或著色劑，達到調整微晶玻璃顏色和透明度的技術方法尚未涉及。

本申請發明人的申請cn104178624a是一種涉及利用赤泥和紅土鎳礦生產鐵鎳合金的技術。採用該方法生產1kg鐵鎳合金水淬渣最多可以消耗1.5kg赤泥，但該方法在生產鎳鐵合金的同時，副產一種工業廢渣，廢渣的產出量可達到50％-73％。通過其中的方法有望大幅度提高赤泥的利用附加值；同時在該製備鐵鎳合金的過程中，除了獲得所需的鐵鎳合金之外，從礦熱爐的渣口還排出大量的爐渣。如果能更加有效地利用上述製備鐵鎳合金過程中所產生的爐渣，不僅能夠進一步提高赤泥的利用附加值，而且還能夠減少爐渣的排放，同時進一步減少資源浪費並實現環境保護，從而使之具有重要的經濟效益和社會意義，符合我國的可持續發展戰略。

技術實現要素：

鑑於在利用赤泥和紅土鎳礦製備鐵鎳合金過程中從礦熱爐的渣口排出的爐渣經過水淬處理(由於是急冷，爐渣渣子崩裂成為小顆粒渣子)即可獲得水淬渣的事實，本發明的目的是提供一種利用此水淬渣來製備顏色可調玻璃陶瓷的方法。

為此，本發明涉及一種無色陶瓷底料，將該底料與鐵鎳合金水淬渣混合作為微晶玻璃的原料，通過改變該底料與鐵鎳合金渣之間的混合比例，無須任何色料，能夠製備出無色及各種透明或不透明顏色的玻璃陶瓷。

在一方面，本發明提供一種利用鐵鎳合金水淬渣製備顏色可調的玻璃陶瓷的方法，所述方法包括：

通過混合含sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的粉末原料來製備無色玻璃陶瓷底料；

通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣來製備所述鐵鎳合金水淬渣；

將所述玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣混合併研磨，然後將所得到的混合物加熱熔融並在1300-1400℃保溫，得到玻璃陶瓷熔體；

將所述玻璃陶瓷熔體澆鑄到預熱至300-550℃的溫度的模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將所述玻璃陶瓷前體在500-650℃下退火，之後在700-900℃進行第一次熱處理以使其成核，接著在800-1100℃進行第二次熱處理以使其晶化，從而得到所需的玻璃陶瓷。

在一個優選實施方案中，所述顏色可調的玻璃陶瓷底料的組成為：20-40質量％sio2，15-35質量％al2o3，10-30質量％cao，10-20質量％p2o5和10-20質量％caf2。

在一個優選實施方案中，所述含sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的粉末原料選自天然或合成的石英、鋁土礦、石灰石、矽酸鈣、鋁酸鈣、高嶺石、磷酸鈣、磷礦石、螢石和矽鋁酸鈣中的一種或多種。所述玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣的以在1∶10-10∶1範圍內的質量比進行混合。

在一個優選實施方案中，所述玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣在混合後通過球磨機研磨至200目以上。

在一個優選實施方案中，將所述保溫的時間為0.5-5小時。

在一個優選實施方案中，所述退火的時間為1-5小時。

在一個優選實施方案中，所述第一次熱處理的時間為0.5-5小時，並且所述第二次熱處理的時間為0.5-5小時。

在另一方面，本發明提供一種通過上述方法製備的顏色可調的玻璃陶瓷，所述玻璃陶瓷的透明度是可調的。

在另一方面，本發明提供上述顏色可調的玻璃陶瓷用作建築裝飾材料、工藝品和光學材料的應用。

本發明利用赤泥和紅土鎳礦製備鐵鎳合金過程中得到的鐵鎳合金水淬渣和適當的玻璃陶瓷底料作為原料，通過調整組分及其組成以及熱處理條件，製備得到可用作建築裝飾材料和光學材料的玻璃陶瓷。通過本發明方法獲得的玻璃陶瓷結構緻密、強度高、耐磨、耐腐、耐風化，同時還具有結構緻密、強度高、耐磨、耐腐、耐風化、外觀上花紋清晰、出成色均勻等優異性能。通過本發明方法能夠製備出高性能、高附加值、低成本的建築裝飾用玻璃陶瓷材料或光學材料。同時鑑於本發明回收利用了製備鐵鎳合金的廢渣並且大量赤泥得到了利用，因此本發明具有在資源、環境、生態以及經濟方面的效益。

具體實施方式

本發明涉及一種利用鐵鎳合金水淬渣製備顏色可調的玻璃陶瓷的方法，所述方法包括：

無色玻璃陶瓷底料的製備：通過混合含有sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的天然礦物或合成粉末原料來製備玻璃陶瓷底料。

優選地，本發明方法中使用的陶瓷底料的組成為：sio2：20-40質量％、al2o3：15-35質量％、cao：10-30質量％、p2o5：10-20質量％、caf2：10-20質量％。更優選地，通過混合上述組分得到的陶瓷底料通過例如球磨機研磨至例如200目以上。

鐵鎳合金水淬渣的製備：通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣來製備所述鐵鎳合金水淬渣。

如本發明的發明人的專利申請cn104178624a中記載的，以赤泥和紅土鎳礦製備鐵鎳合金的過程概述如下：

配料：選取赤泥、紅土鎳礦和焦粉，配加膨潤土、聚乙烯醇、紙漿廢液、糖蜜廢液的一種或幾種為球團原料，赤泥和紅土鎳礦提供鐵和鎳，其中赤泥和紅土鎳礦的質量配比為：赤泥∶紅土鎳礦＝10～100∶100～60；以按上述比例混合配比好的赤泥和紅土鎳礦混合物作為新的配比基準，按如下重量份數添加焦粉及其它添加劑組分：焦粉：3～20，膨潤土：0～5，聚乙烯醇：0～5，紙漿廢液：0～3，糖蜜廢液：0～3；

混料、制團、乾燥：將按上述配料比例備好的原材料均勻混合，然後將混合料製備成團塊，所制團塊大小以適於礦熱爐還原熔煉為宜，之後將團塊乾燥；

礦熱爐還原熔煉：將乾燥後的團塊送入礦熱爐內還原熔煉，團塊經預熱、分解、部分還原後在電弧下及附近的高溫區進行造渣、熔化，完成還原、渣鐵分離等過程，最終聚集在爐膛形成鐵鎳合金液層和爐渣層，鐵鎳合金和爐渣定期從鐵口、渣口分別放出。

在本發明方法中，使用的水淬渣直接通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣製得，並因此在本發明中稱作鐵鎳合金水淬渣。優選地，將所獲得的鐵鎳合金水淬渣通過例如球磨機研磨，更 優選研磨至200目以上。

玻璃陶瓷熔體的製備：

將所述無色玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣混合併研磨，然後將所得到的混合物加熱熔融並在1300-1400℃保溫，得到玻璃陶瓷熔體。優選地，將陶瓷底料和鐵鎳合金水淬渣原料按照一定配比混合併研磨後倒入耐高溫加熱容器如石英坩堝中進行加熱熔融，並在1300-1400℃保溫。更優選地，所述保溫的時間為0.5-5小時，例如1-3小時。

玻璃陶瓷前體的製備：

將所獲得的玻璃熔體澆鑄到預熱至300-550℃左右的溫度的模具中並成型，由此獲得玻璃陶瓷前體。

玻璃陶瓷的獲得：

將所獲得的玻璃陶瓷前體在500-650℃經退火處理以消除內應力，優選退火的時間為1-5小時；然後加熱到650-900℃進行第一次熱處理，優選第一次熱處理得到時間為0.5-5小時；之後再加熱到800-1100℃進行第二次熱處理，優選第二次熱處理的時間為0.5-5小時，由此最終獲得高性能、高附加值和低成本的可用作建築裝飾材料或發光材料如led發光材料的玻璃陶瓷。

在本發明中，優選地，所述無色玻璃陶瓷底料和所述鐵鎳合金水淬渣的以在1∶10-10∶1範圍內的質量比進行混合。而且，本發明的發明人還發現，在本發明的方法中，僅使用上述無色玻璃陶瓷底料作為原料時能夠製得透明的白色玻璃陶瓷，而當僅使用鐵鎳合金水淬渣時能夠製得深色(如黑色、墨綠色或褐色)的玻璃陶瓷。因此，當使用的原料中，隨著鐵鎳合金水淬渣的含量逐漸降低到一定程度(例如低於20質量％)時，其中玻璃陶瓷本身的顏色也隨之變化，由此使得本發明的方法不僅能夠獲得具有表面結晶花紋的玻璃陶瓷，而且還能夠獲得透明度可調、顏色不同的玻璃陶瓷，從而使得本發明的應用更加廣泛。

以下將通過實施例來詳細描述本發明，以便於本領域技術人員理解，這些實施例僅用於舉例說明以更好理解本發明，但本發明的範圍不局限於這些具體實施例。

如無其他說明，實施例中使用的sio2、al2o3、cao、p2o5、caf2原料組分均為可通過商購獲得的天然礦物原料或工業原料如石英、鋁土礦、石灰石、矽酸鈣、鋁酸鈣、高嶺石、磷酸鈣、磷礦石、螢石和/或矽鋁酸鈣，並且未經處理直接使用；使用的用於研磨目的的球磨機可以為本領域常規使用的可以將粉末或顆粒料研磨至200目以上的任意球磨機。

在以下實施例中，獲得的玻璃陶瓷的顯微硬度使用上海泰明維氏硬度計測得；彎曲強度由常德武陵液壓強度試驗機測得。通過將樣品放入酸性或鹼性溶液浸泡2天後的質量變化來測量其耐酸性和耐鹼性，以及利用美國pe公司的lambda900紅外可見分光光度計來測量透明陶瓷的可見光透明率。

實施例1

通過將商購獲得的sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2的粉末原料分別以35％∶20％∶15％∶18％∶12％的質量比混合以得到無色玻璃陶瓷底料；同時通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述無色玻璃陶瓷底料1.0kg和鐵鎳合金水淬渣9.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質量之比為1∶9)混合併使用球磨機研磨0.5小時，得到的混合物的細度為230目。將研磨後的粉體混合物置於石英坩堝中加熱熔融，在1380℃保溫0.5小時，得到玻璃陶瓷熔體。之後將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預熱至溫度為300℃的銅模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時以消除內應力後，在780℃進行第一次熱處理2小時以使之成核，接著在950℃進行第二次熱處理2小時以使其晶化，從而得到具有表面結晶花紋的褐色玻璃陶瓷。

通過檢測，該玻璃陶瓷的顯微硬度為550hv，彎曲強度為54.32mpa，耐酸性為0.81，並且耐鹼性為0.01。

實施例2

通過將商購獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨製得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為30％∶30％∶10％∶15％∶15％的質量比的無色玻璃陶瓷底料；同時通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料2.0kg和鐵鎳合金水淬渣8.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質量之比為2∶8)混合併使用球磨機研磨1.0小時，得到的混合物的細度為245目。將研磨後的粉體混合物置於石英坩堝中加熱熔融，在1360℃保溫1.0小時，得到玻璃陶瓷熔體。之後將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預熱至溫度為400℃的銅模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在600℃下退火2.5小時以消除內應力後，在800℃進行第一次熱處理1.5小時以使之成核，接著在1000℃進行第二次熱處理2.5小時以使其晶化，從而得到具有表面結晶花紋的黑色玻璃陶瓷。

通過檢測，該玻璃陶瓷的顯微硬度為572.6hv，彎曲強度為56.25mpa，耐酸性為0.80，並且耐鹼性為0.01。

實施例3

通過將商購獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨製得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為30％∶30％∶10％∶15％∶15％的質量比的無色玻璃陶瓷底料；同時通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料3.0kg和鐵鎳合金水淬渣7.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質量之比為3∶7)混合併使用球磨機研磨2.0小時，得到的混合物的細度為253目。將研磨後的粉體混合物置於石英坩堝中加熱熔融，在1380℃保溫1.5小時，得到玻璃陶瓷熔體。之後將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預熱至溫度為500℃的銅模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在550℃下退火2小時以消除內應力後，在790℃進行第一次熱處理2小時以使之成核，接著在1050℃進行第二次熱處理2小時以使其晶化，從而得到具有表面結晶花紋的棕色玻璃陶瓷。

通過檢測，該玻璃陶瓷的顯微硬度為500hv，彎曲強度為60.52mpa，耐酸性為0.81，並且耐鹼性為0.01。

實施例4

通過將商購獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨製得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為40％∶25％∶10％∶12％∶18％的質量比的無色玻璃陶瓷底料；同時通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料5.0kg和鐵鎳合金水淬渣5.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質量之比為5∶5)混合併使用球磨機研磨3.0小時，得到的混合物的細度為260目。將研磨後的粉體混合物置於石英坩堝中加熱熔融，在1370℃保溫3小時，得到玻璃陶瓷熔體。之後將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預熱至溫度為550℃的銅模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時以消除內應力後，在750℃進行第一次熱處理3小時以使之成核，接著在1100℃進行第二次熱處理2小時以使其晶化，從而得到具有表面結晶花紋的黃褐色玻璃陶瓷。

通過檢測，該玻璃陶瓷的顯微硬度為600hv，彎曲強度為65.52mpa，耐酸性為0.84，並且耐鹼性為0.02。

實施例5

通過將商購獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨製得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為20％∶30％∶25％∶15％∶10％的質量比的無色玻璃陶瓷底料；同時通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料6.0kg和鐵鎳合金水淬渣4.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質量之比為6∶4)混合併使用球磨機研磨1.5小時，得到的混合物的細度為220目。將研磨後的粉體混合物置於石英坩堝中加熱熔融，在1320℃保溫1小時，得到玻璃陶瓷熔體。之後將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預熱至溫度為350℃的銅模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時以消除內應力後，在790℃進行第一次熱處理2小時以使之成核，接著在1120℃進行第二次熱處理2.5小時以使其晶化，從而得到具有表面結晶花紋的墨綠色玻璃陶瓷。

通過檢測，該玻璃陶瓷的顯微硬度為521hv，彎曲強度為61.2mpa，耐酸性為0.86，並且耐鹼性為0.01。

根據以上在顯微硬度、彎曲強度、耐酸性和耐鹼性的理化性能測試結果可知，通過本發明方法獲得的具有表面結晶花紋的玻璃陶瓷硬度高、強度高、化學穩定性好，不僅可以用作建築材料還可以用於化工冶金中的耐磨耐腐材料，具有廣泛的應用前景。

實施例6

通過將商購獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨製得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為28％∶15％∶28％∶16％∶13％的質量比的無色玻璃陶瓷底料；同時通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料8.0kg和鐵鎳合金水淬渣2.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質量之比為8∶2)混合併使用球磨機研磨3小時，得到的混合物的細度為240目。將研磨後的粉體混合物置於石英坩堝中加熱熔融，在1300℃保溫1小時，得到玻璃陶瓷熔體。之後將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預熱至溫度為480℃的銅模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在600℃下退火1小時以消除內應力後，在780℃進行第一次熱處理2小時以使之成核，接著在1110℃進行第二次熱處理2小時以使其晶化，從而得到透明的藍色玻璃陶瓷。

通過檢測，該玻璃陶瓷的顯微硬度為589hv，彎曲強度為59.32mpa，耐酸性為0.85，耐鹼性為0.02，並且可見光透明率為85％。

實施例7

通過將商購獲得的石英砂、高嶺石、磷礦石和螢石按一定的比例混合，共同粉磨製得sio2、al2o3、cao、p2o5和caf2含量分別為28％∶15％∶ 28％∶16％∶13％的質量比的無色玻璃陶瓷底料；同時通過水淬處理在以赤泥和紅土鎳礦為原料製備鐵鎳合金中產生的爐渣得到鐵鎳合金水淬渣。

將上述玻璃陶瓷底料9.0kg和鐵鎳合金水淬渣1.0kg(即陶瓷底料和水淬渣質量之比為9∶1)混合併使用球磨機研磨0.5小時，得到的混合物的細度為214目。將研磨後的粉體混合物置於石英坩堝中加熱熔融，在1310℃保溫1小時，得到玻璃陶瓷熔體。之後將該玻璃陶瓷熔體快速澆鑄到預熱至溫度為450℃的銅模具中並成型，得到玻璃陶瓷前體；

將獲得的玻璃陶瓷前體在650℃下退火2小時以消除內應力後，在790℃進行第一次熱處理2小時以使之成核，接著在1040℃進行第二次熱處理2小時以使其晶化，從而得到透明的無色玻璃陶瓷。

通過檢測，該玻璃陶瓷顯微硬度為536hv，彎曲強度為60.11mpa，耐酸性為0.85，耐鹼性為0.01，並且可見光透明率為80％。

根據以上在顯微硬度、彎曲強度、耐酸性、耐鹼性和可見光透明率的理化性能測試結果可知，通過本發明方法獲得的顏色可調的玻璃陶瓷的硬度高、強度高、化學穩定性好，不僅可以用作建築材料還可以用於化工冶金中的耐磨耐腐材料，除此之外，由於該玻璃陶瓷具有較高的可見光透明率，還能應用於led發光材料領域，具有極其廣泛的應用前景。

以上所述僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此。基於本公開內容的任何變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。