[发明专利]用高硅铁尾矿制造的低膨胀微晶玻璃及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于固废资源利用技术领域，特别是一种用高硅铁尾矿制造的低膨胀微晶玻璃及其制作方法。

背景技术

微晶玻璃是通过控制玻璃的结晶而得到的一种多晶材料。低膨胀微晶玻璃主要是指Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系统微晶玻璃。由于它同时具备了抗温度冲击，高频绝缘，高机械强度，高化学稳定性这四个方面的优良性能，所以能够广泛应用于天文望远镜、高温电光源玻璃、实验室用加热器具、高温热交换器、代石英玻璃、高温窗、炊具、餐具等领域，目前已成为微晶玻璃乃至材料科学中的一个重要分支。具有适当组成的Li₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃经过受控晶化热处理后，可析出大量低膨胀甚至负膨胀的β-石英固溶体微小晶相。这使得此类制品具有良好的抗热震、耐高温、耐腐蚀及高机械强度等性能。

目前生产低膨胀微晶玻璃所使用的原料除了石英砂以外基本上都是化工原料。用常规原料制造低膨胀微晶玻璃的一般方法是：玻璃配合料的成分为(重量份配比)：石英砂60～65，氧化铝20～24，碳酸锂9.5～9.9，氧化镁0～1，二氧化钛2～4，二氧化锆2～4，氧化锌1～2，碳酸钠0.5～0.7，碳酸钾0.6～0.8，碳酸钡1.5～3.2，玻璃熔化温度：1600～1650℃，热处理制度与尾矿微晶玻璃相同。

现有的玻璃配合料的缺点是：原料成本高；玻璃熔化温度高，一般在1600-1650℃之间，这势必增加燃料消耗，还加剧了玻璃液对窑炉耐火材料的侵蚀；化工原料与矿物原料相比较，在氧化物组成及熔化温度相同的条件下，玻璃配合料中的化工原料越多则对熔炉耐火材料的侵蚀越重。

发明内容

本发明的目的是提供一种既环保、又能提高产品性能、降低生产成本、实现资源综合利用的用高硅铁尾矿制造的低膨胀微晶玻璃。

本发明的另一个目的是提供一种利用高硅铁尾矿制造的低膨胀微晶玻璃的制作方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种用高硅铁尾矿制造的低膨胀微晶玻璃，其特征在于由下述重量份配比的原料制成的，铁尾矿30～35，石英40～45，氧化铝16～18，碳酸锂5～10，氧化锌0.2～2，碳酸钡0.1～2，硼酸0.1～1，氧化钛1～4，氧化锆1～4，其中氧化锌、碳酸钡、硼酸这三种组分的合量为1～4，氧化钛与氧化锆的合量为3～5。

一种用高硅铁尾矿制造的低膨胀微晶玻璃的制作方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将所述的微晶玻璃配合料放入窑炉中熔化成玻璃液，熔化温度为1550℃～1620℃，熔化时间为4～5小时，

2)将熔化后的玻璃液浇注成型，

3)将成型后的玻璃立即送入窑炉中进行退火，退火温度为600℃～690℃，退火时间为1～2小时，

4)完成退火后直接升温进行核化和晶化处理，核化温度为650℃～750℃，核化时间为1～2小时，晶化温度为750℃～1000℃，晶化时间为1～2小时，

5)将核化和晶化处理后的玻璃从退火的窑炉中取出，进行空冷至室温，即可得到低膨胀微晶玻璃成品。

所述的将玻璃配合料熔化所用的窑炉为坩埚或池窑。

所述的退火所用的窑炉为室式窑炉或连续式窑炉。

本发明利用废弃的铁尾矿制造低膨胀微晶玻璃，解决了现在制造微晶玻璃原料成本高以及熔化温度高的问题。其主要特点是：

1)硅含量大于60％的高硅铁尾矿是一种矿山废弃物，它侵占耕地、污染环境甚至有可能造成尾矿库溃坝等危及生命财产的灾害性事故。将它作为工业原料加以利用，可以减少其堆存量，减轻尾矿对环境的危害，又实现了资源综合利用。

2)因为高硅铁尾矿是一种矿山废弃物，所以它除了运输费用以外其它成本基本为零。将其用在玻璃配合料中可以代替部分石英砂、氧化铝、氧化镁、纯碱、碳酸钾等常规原料，能够降低玻璃配合料成本20％以上。

3)加入高硅铁尾矿后，减少了对耐火材料具有很强侵蚀作用的纯碱、碳酸钾等化工原料的用量，在氧化物组成及熔化温度不变的条件下，可以减轻玻璃液对熔炉耐火材料的侵蚀。