[發(fā)明專利]反應(yīng)析晶燒結(jié)法制備氟閃石玻璃陶瓷的方法

無效

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• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN101844869A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章為夷;高宏
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C10/00
• 分類號(hào): C03C10/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李猛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氟閃石玻璃陶瓷的制備技術(shù)，特別是一種以廢玻璃為主要原料(＞60wt％)，直接加入硅酸鹽晶體和氟化物燒結(jié)制備氟閃石玻璃陶瓷的生產(chǎn)技術(shù)，屬于工程陶瓷制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)今世界材料生產(chǎn)的一個(gè)發(fā)展趨勢是用最簡單的工藝、最低的成本、最少的能源和資源消耗生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，利用工業(yè)廢料生產(chǎn)新材料正日益受到重視，建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為國家和企業(yè)界的共識(shí)，那種靠消耗大量能源、資源的粗放生產(chǎn)模式將逐漸被市場所淘汰。各發(fā)達(dá)國家已將廢棄物資源化列為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重點(diǎn)，將再生資源的開發(fā)利用視為第二礦業(yè)，正在形成一個(gè)利用再生資源的新興工業(yè)體系。廢玻璃回收利用一直是資源再生利用的研究重點(diǎn)之一。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國每年產(chǎn)生的廢玻璃高達(dá)1040萬噸，充分利用好這筆可觀的再生資源，將對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到不可估量的作用。

廢玻璃回收技術(shù)主要有以下幾種：1重新回爐熔制；2生產(chǎn)玻璃纖維或泡沫玻璃；3在傳統(tǒng)陶瓷制備中取代天然礦物做為助熔劑使用；4生產(chǎn)建筑材料，如玻璃馬賽克、人造大理石、人造花崗巖、陶瓷地板磚等等。但仍存在較多問題，離充分利用廢玻璃還有很大距離。如廢玻璃含有大量的雜質(zhì)和成分波動(dòng)，重新回爐會(huì)影響玻璃的質(zhì)量而受到限制，目前在工業(yè)發(fā)達(dá)國家已停止使用。有些廢品收購站已拒絕收購廢舊玻璃瓶，每年都有大量的廢玻璃被丟棄填埋，特別是顯像管玻璃由于含有重金屬，被禁止在玻璃工業(yè)中使用。

利用廢玻璃生產(chǎn)玻璃陶瓷是一條廢玻璃回收利用的新途徑，但由于受到玻璃成分和析晶能力弱的限制，目前都是采用加入其它組分重熔成特定成分的玻璃，再對其進(jìn)行熱處理使玻璃析晶的工藝，工藝復(fù)雜，能耗大。直接以廢玻璃為主要原料制備玻璃陶瓷的報(bào)道還不多見，如在廢玻璃中加入Cr₂O₃或CaF₂燒結(jié)制備成主晶相為鈉鈣硅酸鹽晶體(Na₂Ca₃Si₆O₁₆)的玻璃陶瓷，但是還未見直接用廢玻璃制備氟閃石玻璃陶瓷的相關(guān)報(bào)道。

氟閃石玻璃陶瓷是由氟閃石微晶體和玻璃組成的復(fù)合材料。上世紀(jì)80年代，由美國康寧公司的Beall采用熔融析晶法最先制備成功，所使用的氟硅酸鹽玻璃組成為(wt％)：67.1SiO₂、4.8K₂O、1.8Al₂O₃、14.3MgO、4.7CaO、3.0Na₂O、3.5F，還有微量的Li₂O、BaO、P₂O₅，玻璃制備原料主要為化工原料。氟閃石是一種鏈狀硅酸鹽晶體，在玻璃基體中以桿狀或是棒狀形貌析出，對玻璃基體起到了很好的強(qiáng)化作用，因而氟閃石玻璃陶瓷有較高的力學(xué)性能，可用來制備各種日用器皿如微波爐用具、餐具等，產(chǎn)品牌號(hào)為Corelle。隨后國外又有許多研究者對該材料的組成和性能進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)該材料除了力學(xué)性能優(yōu)良外，還有良好的生物活性，并可以用金屬加工設(shè)備進(jìn)行機(jī)械加工，如鉆孔和車削等，具有良好的可加工性。除了制作餐具外，也可用于牙齒修復(fù)和人造骨骼，是一種新型的生物醫(yī)學(xué)材料。由于該材料具有可加工性，解決了陶瓷材料難以加工的難題，可以用普通金屬加工刀具進(jìn)行鉆孔、車削等機(jī)械加工，能夠方便地加工出尺寸精密的陶瓷零件，在機(jī)械、化工、電子、電氣、制藥等領(lǐng)域也有著廣泛的用途，是一種極具應(yīng)用潛力的新型工程陶瓷材料。國內(nèi)目前對該材料的研究報(bào)道還不多見，國外迄今為止都是采用傳統(tǒng)的熔融析晶法制備，工藝流程為：配料→熔化玻璃→澆注成型→退火→二步熱處理析晶→氟閃石玻璃陶瓷。缺點(diǎn)為：1、玻璃熔化溫度高(＞1500℃)，能耗大；2、玻璃的二步熱處理晶化工藝復(fù)雜；3、為了能在玻璃中析出氟閃石晶體，需要使用特定成分的氟硅酸鹽玻璃；4、對玻璃原料成分有嚴(yán)格的限制，也無法使用普通的礦物原料，必須使用化工原料。結(jié)果造成生產(chǎn)成本居高不下，因而盡管該材料已問世多年，但至今仍難以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的弊端，從工藝上和原料上對它進(jìn)行改進(jìn)，提供一種能耗低、工藝簡單，低成本的氟閃石玻璃陶瓷生產(chǎn)方法。