专利摘要
本发明提供了一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法。所述方法包括步骤:将含氯提钛渣进行干燥、粉碎,或者将含氯提钛渣和配料进行预处理,得到制坯粉体,其中,在制坯粉体中含氯提钛渣的质量分数在85%以上;将制坯粉体压制成型,得到微晶玻璃坯体;将坯体进行热处理得到微晶玻璃。本发明的有益效果包括:含氯提钛渣利用率高;制备过程中不需添加晶核剂、造粒剂与粘结剂;生产过程无三废排放。
权利要求
1.一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
将含氯提钛渣进行干燥、粉碎,得到制坯粉体;
将制坯粉体压制成型,得到坯体;
将所述坯体加热至800~1000℃,保温以促使坯体成核结晶,再加热至1100~1200℃烧结,待烧结完成后进行冷却,得到微晶玻璃;
所述含氯提钛渣由含钛高炉渣经高温碳化和低温氯化提钛工艺处理后得到;
所述坯体加热至800~1000℃的步骤包括:以5~15℃/min的升温速率将所述坯体加热至800~1000℃。
2.一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
对含氯提钛渣和配料进行预处理,得到制坯粉体,其中,在制坯粉体中含氯提钛渣的质量分数在85%以上,所述配料包括助熔剂和/或微晶玻璃成分补充剂;
将制坯粉体压制成型,得到坯体;
将所述坯体加热至800~1000℃,保温以促使坯体成核结晶,再加热至1100~1200℃烧结,待烧结完成后进行冷却,得到微晶玻璃;
所述含氯提钛渣由含钛高炉渣经高温碳化和低温氯化提钛工艺处理后得到;
所述坯体加热至800~1000℃的步骤包括:以5~15℃/min的升温速率将所述坯体加热至800~1000℃。
3.根据权利要求2所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述配料包括:石英、钾长石、霞石、硼砂、纯碱和废玻璃中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述制坯粉体的含水量为3~6%、粒度为40~100μm。
5.根据权利要求1或2所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述压制成型的步骤包括:
将所述制坯粉体均匀平铺在模具中,在250~720kgf/cm
6.根据权利要求1或2所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤:对所述热处理阶段产生的气体进行收集和冷凝,以回收氯化物,其中,冷凝的温度为400~500℃。
7.根据权利要求1或2所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述加热至1100~1200℃的步骤包括:以3~5℃/min的升温速率加热至1100~1200℃。
8.根据权利要求1或2所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述含氯提钛渣中Cl元素的质量分数为2~5%,TiO2的质量分数为2~10%。
9.根据权利要求1或2所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤:
将所述得到的微晶玻璃进行切边和/或抛光。
10.根据权利要求9所述的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤:将所述切边和/或抛光产生的废料返回用于制作所述制坯粉体。
说明书
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理与资源化利用及无机非金属功能材料制备领域,特别地,涉及一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法。
背景技术
含氯提钛渣是含钛高炉渣经高温碳化-低温氯化后得到的提钛渣,其氯含量较高,已被列为危渣,其对土壤、环境等危害很大。因此,含氯提钛渣的处理及综合利用很重要。
微晶玻璃,又名玻璃陶瓷、微晶陶瓷,是以玻璃与陶瓷成型技术为基础,通过控制热处理制度,得到的微晶相与玻璃相并存的一类多晶材料,因其具有良好的机械性能,高硬度,高耐磨及耐酸碱腐蚀等,可用作高档建筑装饰材料和多种功能材料等。现有的微晶玻璃生产工艺主要包括:整体析晶法、熔融烧结法和溶胶-凝胶法,对于工业废渣微晶玻璃,其主要生产工艺为前两种。整体析晶法的生产流程为配合原料→高温熔融→浇筑成型→退火→核化晶化→抛光切边→产品,熔融烧结法的生产流程为配合原料→高温熔融→水淬→球磨→压片→核化晶化→抛光切边→产品。整体析晶法和熔融烧结法均含有高温熔制过程,同时二者均需二次高温处理过程,因而存在能耗高,工艺流程长、工序繁琐,而且工业废渣利用率低等弊端或缺陷。
综上所述,现有的微晶玻璃主流生产工艺存在生产能耗高、工艺流程长、废渣利用率低等问题。另外,因含氯提钛渣氯含量高,难以直接用于建材制品,必须通过水洗焙烧除氯或添加脱氯剂焙烧除氯后才能使用,并且除氯后产品附加值较低。
目前,尚未有只需一次高温处理过程便可制备微晶玻璃的方法,且在制备过程中能够对含氯提钛渣进行除氯。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如,本发明的目的之一在于提供一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法,在制备过程中能够同时回收氯化物。
为了实现上述目的,本发明一方面提供了一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法。所述方法可包括以下步骤:将含氯提钛渣进行干燥、粉碎,得到制坯粉体;将制坯粉体压制成型,得到坯体;将所述坯体加热至800~1000℃,保温以促使坯体成核结晶,再加热至1100~1200℃烧结,待烧结完成后进行冷却,得到微晶玻璃。
本发明另一方面也提供了一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法。所述方法可包括以下步骤:将含氯提钛渣和配料进行预处理,得到制坯粉体,其中,在制坯粉体中,含氯提钛渣的质量分数在85%以上,所述配料包括助熔剂和/或微晶玻璃成分补充剂;将制坯粉体压制成型,得到坯体;将所述坯体加热至800~1000℃,保温以促使坯体成核结晶,再加热至1100~1200℃烧结,待烧结完成后进行冷却,得到所述微晶玻璃。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述配料可包括:石英、钾长石、霞石、硼砂、纯碱和废玻璃中的至少一种。其中,硼砂、纯碱可为助熔剂,石英砂可为补充剂,钾长石、霞石和废玻璃可以同时为补充剂和助熔剂。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述方法还可包括步骤:将所述得到的微晶玻璃进行切边和/或抛光。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述方法还可包括步骤:将所述切边和/或抛光产生的废料返回用于制作所述制坯粉体。即返回前面的步骤中,重新利用,废料在所述制坯粉体中的质量分数可为0~2%。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述预处理包括干燥、粉碎和混合,所述粉碎的步骤可包括破碎和粉磨,在粉碎之后还可进行分级。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述制坯粉体的粒度可为40~100μm,进一步地,可为45~96μm。所述制坯粉体的含水量为3~6%。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述压制成型的步骤可包括:将所述制坯粉体均匀平铺在模具中,在250~720kgf/cm
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述方法还可包括步骤:对所述加热和保温阶段产生的气体进行收集和冷凝,以回收氯化物,其中,冷凝的温度可为400~500℃。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述方法还可包括步骤:对所述加热至800~1000℃并保温30~60min阶段产生的气体进行收集和冷凝,以回收氯化物,其中,冷凝的温度可为400~500℃。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述坯体加热至800~1000℃的步骤可包括:以5~15℃/min的升温速率将所述坯体加热至800~1000℃;所述加热至1100~1200℃的步骤可包括:以3~5℃/min的升温速率加热至1100~1200℃。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述含氯提钛渣中Cl元素的质量分数可为2~5%,TiO2的质量分数可为2~10%。
根据本发明的一个或多个示例性实施例,所述干燥的温度可为80~120℃,干燥的时间可为7~13小时。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:微晶玻璃制备的流程更加简化,避免了高温熔融和水淬等复杂过程,在制备过程中不需添加晶核剂,也无需添加造粒剂与粘结剂直接进行干压成型;能够很好的利用含氯提钛渣,含氯提钛渣利用率为85~100%;热处理过程无有害气体排放,废料能重新利用,生产过程无三废排放,满足绿色制造工艺技术要求。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述,本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚,其中:
图1示出了本发明一个示例性实施例的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃方法的流程示意图;
图2示出了本发明另一个示例性实施例的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃方法的流程示意图;
图3为示例1含氯提钛渣制备的微晶玻璃样品的X射线衍射图;
图4为示例2含氯提钛渣制备的微晶玻璃样品的X射线衍射图;
图5为示例2含氯提钛渣制备的微晶玻璃样品的扫描电镜图;
图6为示例5含氯提钛渣制备的微晶玻璃样品的X射线衍射图。
具体实施方式
在下文中,将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法。
含氯提钛渣是由含钛高炉渣经“高温碳化-低温氯化”提钛工艺处理后得到的一种含氯的低钛型工业危渣。发明人发现:含氯提钛渣的主要成分为CaO、SiO2、Al2O3等,符合制备微晶玻璃的主要组分,同时其含有可直接作为微晶玻璃的晶核剂成分的TiO2、Fe2O3;含氯提钛渣中Cl
因此,本发明提出了一种以含氯提钛渣为原料来制备微晶玻璃的方法。所述方法只需通过一次高温处理,并对烧制微晶玻璃过程中所产生的氯化物进行收集,使微晶玻璃制备过程中无有害气体排放。本发明的制备方法是固废利用、减少环境污染并在生产中节能降耗和无三废排放的绿色制造工艺。
本发明一方面提供了一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法。图1示出了本发明一个示例性实施例的利用含氯提钛渣制备微晶玻璃方法的流程示意图。
在本发明的一个示例性实施例中,所述方法可包括以下步骤:
以含氯提钛渣为原料,或者以含氯提钛渣和配料作为原料,对原料进行预处理,得到含水量为3%~6%、粒度为40~100μm的制坯粉体,如图1中的步骤S01。当原料只有含氯提钛渣时,预处理可包括粉碎、干燥;当原料包含有原料和配料时,预处理可包括干燥、粉碎和混合等环节。制坯粉体(或者原料)中含氯提钛渣的质量分数在85%以上,这可以满足固废的高利用率需求。制坯粉体的粒度控制在40~100μm,粒度控制在该范围内有利于坯体成型,同时能够避免粉磨过细所增加的时间与能耗;进一步地,制坯粉体的粒度可为45~96μm。所述配料可包括石英、钾长石、霞石、硼砂、纯碱、废玻璃中的一种或两种以上。其中,添加配料一种更优的选择,例如,所述配料不仅能够起到助熔的作用,并在高温条件下提供液相,促进坯体致密烧结,还能够补充成分。配料可包括助熔剂和/或微晶玻璃成分补充剂,其中,配料中有的可以作为助熔剂、有的是作为补充剂、有的视为两者兼有。可视为助熔剂的为硼砂及纯碱;可视为补充剂的为石英砂,补充剂的作用是补充成分,令生产出的微晶玻璃更加稳定;既是补充剂又是助熔剂的为钾长石、霞石及废玻璃,这三者既能补充微晶玻璃烧成所需要的化学成分,同时又能提供助熔效果。其中,微晶玻璃成分补充剂是在设计微晶玻璃配方或微晶玻璃成分配比时,能够补充含量不足的化学成分,满足微晶玻璃配方或成分配比,令所制备的微晶玻璃更加稳定、性能更加优异的天然材料或化学试剂。
将制坯粉体压制成型,得到微晶玻璃的坯体,如图1中的步骤S02。压制成型的步骤可包括:将所述制坯粉体均匀平铺在模具中,在250~720kgf/cm
将坯体进行热处理得到微晶玻璃,如图1中的步骤S03。其中,热处理可包括:将坯体加热至800~1000℃(低温阶段),进一步地,可为800~950℃,例如810℃、910℃等,然后以促使坯体成核结晶,再继续加热至1100~1200℃(高温阶段或烧结阶段)烧结,进一步可为1130~1185℃,例如,1140℃、1170℃等,待烧结完成后,冷却。其中,低温阶段的保温时间可为30~60min,高温阶段的保温时间可为30~90min。加热至低温阶段的升温速度可控制在5~15℃/min,这样能够在低温阶段快速且最大程度地排除坯体中可挥发性物质(如CO2、氯化物等),有利于氯化物的收集与坯体的烧结;进一步地,低温阶段的升温速度可为5~10℃/min。加热至高温阶段的加热过程的升温速度可控制在3~5℃/min,这样能够在高温阶段防止升温速率过快导致的坯体烧结变形或烧结不均等问题,即升温速度过快会影响到烧结的质量,而且升温速度过低会造成能耗高,效率低。将低温阶段的温度和时间控制在800~1000℃和30~60min,有利于坯体的成核结晶;将高温阶段的温度和时间控制在1100~1200℃和30~90min,能够令坯体烧结致密。冷却的步骤可包括缓冷至室温(或环境温度)、或者先缓冷再快冷。其中,先缓冷再快冷具体可包括:在烧成温度下保温结束(即高温阶段保温结束)后,进行缓冷处理,由烧成温度缓慢降温至300~500℃,降温速率可为1~4℃/min,该降温速率能够减少石英晶型转换或烧结不稳定对微晶玻璃的影响;然后由300~500℃快速降温至200℃以下,例如30~100℃,在此温度区间的微晶玻璃性能不受温度影响,因此可进行快速冷却,例如直接鼓冷风进行快速冷却以降低能耗,该阶段降温速率可为5~10℃/min。
热处理过程可在含氧的气体中进行,例如空气或富氧气体。
在本实施例中,本发明可直接利用渣场堆积的含氯提钛渣,含氯提钛渣包括按照质量分数计的如下成分:28~33%CaO、20~25%SiO2、10~14%Al2O3、2~7%MgO、2~10%TiO2、2~4%Fe2O3、2~5%Cl元素。渣场堆积的含氯提钛渣中水的含量受环境湿度与季节影响较大,例如,在湿度较大的夏季,含氯提钛渣中的含水量可达8%~10%,而在湿度较小的秋季,其含水量也有6~8%。
由于含氯提钛渣具有吸潮性,含氯提钛渣中的水,例如含氯提钛渣中未被干燥去除的水,以及在预处理过程中二次吸潮的水,在预处理过程中会起到粘结剂的作用,同时,由于水所产生的粘结作用,使得小颗粒产生团聚现象,也形成了造粒的作用,造粒过程实际上就是将细小的粉体颗粒通过粘结作用,聚集形成大颗粒。
在本实施例中,若原料中含水高会不利于粉碎(例如不利于球磨),会影响粉体均匀度,还会对原料的配比产生影响,而且,若原料中含水高,在后续的压制成型中,原料中水会受到压力流出,这样将加大模具的腐蚀。因此,需要对原料进行干燥,使原料中的水含量降低至6%以下,进一步地,降低至5%以下;即制坯粉体中水含量应在6%以下,进一步地,降低至5%以下。因此,需要对原料,尤其是含氯提钛渣进行干燥。
在本实施例中,制坯粉体中水含量应控制在3%~6%,进一步地,可在4%~6%,更进一步地,可控制在4%~5%。当制坯粉体含水率低于3%时,在制坯步骤(即S02步骤)中的压力下(例如250~720kgf/cm
在本实施例中,当原料只有含氯提钛渣时,所述预处理的步骤可包括:将含氯提钛渣进行干燥和粉碎。
当原料包含含氯提钛渣和配料时,所述预处理的步骤可包括:将含氯提钛渣和配料先混合,再干燥、粉碎;或者,当配料中含水量较少无需干燥时,只将含氯提钛渣干燥,再将干燥后的含氯提钛渣和配料进行粉碎、混合,粉碎与混合可不分先后顺序;或者,当配料中含水量较高时,将含氯提钛渣和配料都进行干燥,然后再粉碎和混合,粉碎与混合可不分先后顺序。
优选地,考虑到提钛渣中水含量较高,干燥可在粉碎、混合之前,这样可以减少或避免导致各物质最终配合结果与所计划的配比产生偏差。
在本实施例中,若原料中含有配料,除所述含氯提钛渣之外,所述原料或制坯粉体还可包括按照质量百分比计的:石英0~10%、钾长石0~7%、霞石0~5%、硼砂0~3%、纯碱0~5%、废玻璃0~15%。若原料中还含有切边和/或抛光产生的废料,则废料在原料或所述粉体中的质量分数为0~2%。
在本实施例中,所述方法还可包括步骤:将得到的微晶玻璃进行切边和/或抛光,该步骤得到的废料返回作为原料的一种。抛光与切边所产生的冷却水可经沉淀后回用(回收利用)。
在本实施例中,所述方法还可包括步骤:对所述热处理阶段产生的气体进行收集和冷凝,以回收氯化物,气体中可包括氯化物气体,氯化物可包括钾、钠的氯化盐,例如氯化钠、氯化钾等。其中,可重点对第一个加热阶段(从室温加热至800~1000℃的阶段)和第一个保温阶段(800~1000℃的保温阶段)产生的气体进行收集和冷凝,这是因为当温度超过1000℃以后,通过冷却回收到氯的含量就极少,只占全部氯1~5%。
其中,冷凝的温度为400~500℃,冷凝温度控制在该范围内能够令氯化物气体得到充分冷凝沉淀,最大程度获得聚集的粉体。例如,当热处理过程在隧道窑中进行时,在隧道窑的低温加热段(加热至800~1000℃)的排气管道上加设气体收集与冷凝装置,冷凝温度设定在400~500℃,用来回收氯化物。在加热过程中,氯化物从坯体中挥发,由引风机构迅速将氯化物气体抽至排气管道中,所用排气管道可为耐酸碱性气体腐蚀的管道,气体流动至带有冷凝装置的管道附近时,气体中的氯化物经冷凝后形成聚集体附着在管壁上,同时管壁上可设置往返式刮板机进行循环作业,清扫聚集体至管道下方的收集袋中,可获得钾钠等氯化物粉体产品,冷凝处理后的无害气体由引风机引入窑内,这样一方面可以对气体的余热加以利用,另一方面可以使残留的氯化物气体吸附在待加热的坯体上,进而在加热过程中再次进入排气管道,进而得到进一步的净化。例如,排气管道的出口端可设置在低温加热区的入口,以对即将进入低温加热区的坯体进行预热。
在本发明的另一个示例性实施例中,如图2所示,利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法可以含氯提钛渣或以含氯提钛渣和配料为原料,通过预处理得到制坯用粉体,对粉体进行干压成型制得微晶玻璃坯体,在隧道窑中对坯体进行低温加热、高温加热和冷却,再经过切边、抛光等步骤,最终制得微晶玻璃制品。
具体的,制备微晶玻璃的方法可包括以下步骤:1)将含氯提钛渣与配料进行预处理后获得制坯用粉体。配料可为石英、钾长石、霞石、硼砂、纯碱、废玻璃、抛光与切边废料中的一种或两种及以上的配合物;预处理过程包括干燥、破碎、粉磨、分级等。含氯提钛渣与配料可分别干燥、破碎、粉磨、分级后进行配合,也可先配合,然后干燥、粉碎。含氯提钛渣与配料组成的配合料中各组分质量百分比为:含氯提钛渣85~100%、石英0~10%、钾长石0~7%、霞石0~5%、硼砂0~3%、纯碱0~5%、废玻璃0~15%、抛光与切边废料0~2%。所述配料能够起到助熔的作用,并在高温条件下提供液相,促进坯体致密烧结。获得的制坯用粉体的粒度为45~96μm。
2)将制坯用粉体均匀平铺模具中,采用压力机通过控制压力与保压时间进行干压成型,脱模后得到微晶玻璃坯体。例如可将制坯用粉体平铺放入模具中,采用压力机,在255~714kgf/cm
3)将微晶玻璃坯体放入隧道窑中,设置热处理程序与参数,具体为:以5~10℃/min的升温速率,由室温升至800~950℃,保温30~60min;再以3~5℃/min的升温速率,由800~950℃升温至1130~1185℃,保温30~90min;然后随缓慢冷却至300~500℃后,再由300~500℃鼓风快冷至30~100℃;取出并对其进行抛光、切边后获得微晶玻璃制品。抛光与切边所得废料回收作为配料进行重新利用,抛光与切边所产生的冷却水经沉淀后回用。
如图2所示,在隧道窑低温加热段(800~950℃)出口可设置排气管道,排气管道上可设置冷凝装置和往返式刮板机。隧道窑高温加热段(1130~1185℃)和低温加热段气流的方向是相反的,高温加热段产生的氯化物气体会与低温预烧(即低温加热)产生的气体一起进入排气管道中,在冷凝装置的作用下经冷凝后形成钾、钠等氯化物粉体,往返式刮板机可以对氯化物进行回收。
根据以上两个示例性实施例的方法制备出微晶玻璃的物相可包括:玻璃相和微晶相。所制备出的微晶玻璃包括三种。
第一种:所述玻璃相的质量分数为5~15%,所述微晶相的质量分数为85~95%,所述微晶相可包括质量比(42~48):(35~45):(12~16)的镁黄长石相、透辉石相和钙钛矿相。其中,镁黄长石相为主晶相,透辉石相、钙钛矿相为副晶相。
在微晶相中,镁黄长石相所占质量分数可为42~48%,透辉石相所占质量分数可为35~45%,其余可为钙钛矿相。其中,镁黄长石相和透辉石相含量高,有助于提高微晶玻璃的力学性能。例如,镁黄长石相所占质量分数可为46±1%,透辉石相所占质量分数可为39±0.5%,余量可为钙钛矿相。其中,镁黄长石相与透辉石相对微晶玻璃性能起主导作用,透辉石相含量在38~41%范围内,例如39%,镁黄长石相含量在43~45%范围内,例如44%,此时,微晶玻璃性能最佳。由于提钛渣中钙镁铝硅含量较高,有利于镁黄长石相与透辉石相的形成;而提钛渣中的铁能够促进微晶玻璃析晶,有助于镁黄长石与透辉石晶粒的生长,提高镁黄长石相与透辉石相的含量;提钛渣中的钛,也能促进微晶玻璃析晶,同时促进钙钛矿相的形成。
微晶玻璃中微晶相形态主要为板状、短柱状及颗粒状;其中,镁黄长石相为板状,透辉石为短柱状,钙钛矿相为颗粒状。板状微晶相的长度可为1.5~3.4μm,宽度可为1~1.7μm,例如长1.8μm、宽1.2μm,又如长3.2μm、宽1.6μm;短柱状微晶相的长度可为1.4~2.5μm,宽度可为1.2~1.7μm,例如,长2.0±0.4μm,宽1.5±0.1μm;颗粒状微晶相的粒径可为0.5~1.2μm,例如,0.8±0.2μm。以上微晶相形态即微晶相尺寸较小,均小于5μm,尺寸较小的微晶相互相连接,所产生的空隙较小,有利于液相均匀填充,减少空隙数量,提升微晶玻璃的性能。
所述微晶玻璃中还可包括有气孔,其中,气孔的体积占比为5%以下,例如1~5%。气孔可包括微晶玻璃中玻璃相未完全填充微晶相间的空隙,即所述气孔包括所述玻璃相与所述微晶相之间的空隙,以及各微晶相之间的空隙。所述气孔的孔径可为1~3μm,例如2±0.4μm。在微晶玻璃或陶瓷的生产过程中,气孔无法完全排除,本发明提供的微晶玻璃的气孔占比较低、孔径较小,这能够保证微晶玻璃的高性能。
第二种,微晶玻璃的微晶相可包括主晶相:透辉石相,副晶相:镁黄长石相、钙钛矿相和石英相;其中,透辉石相所占质量分数为62~67%,镁黄长石相所占质量分数为14~20%,钙钛矿相所占质量分数为3~5%,余量可为石英相;例如,透辉石相所占质量分数为64±1%,镁黄长石相所占质量分数可为17±1%,钙钛矿相所占质量分数可为4±0.5%,余量为石英相。
第三种,微晶玻璃的微晶相可包括主晶相:透辉石相,副晶相:榍石相。其中,透辉石相所占质量分数可为95~97%,余量为榍石相;例如透辉石相所占质量分数可为96±0.5%,榍石相所占质量分数可为3.5±0.1%。
所制备出的微晶玻璃的性质如下:体密度为2.60~2.8g/cm
为了更好地理解本发明的上述的示例性实施例,下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
具体制备方法如下:
1)取四川某地经“高温碳化-低温氯化”提钛工艺处理后的含氯提钛渣为主要原料,配料选择为石英、钾长石与硼砂,将含氯提钛渣与配料于105℃的干燥室内干燥8h,然后进行破碎、粉磨、分级,将各组分按质量百分比为含氯高炉渣(即含氯提钛渣)85%、石英5%、钾长石7%、硼砂3%进行称量配合,取粒度为96μm的粉体作为制坯用粉体。
2)将制坯用粉体均匀平铺置入模具中,不添加造粒剂和粘结剂,在压力机下,以压力为714kgf/cm
3)将微晶玻璃坯体放入隧道窑中,设定热处理程序与参数,具体为:以7℃/min的升温速率,由室温升至800℃,保温60min;然后以5℃/min的升温速率,由800℃升至1130℃,保温60min,然后缓慢冷却400℃,降温速率为2℃/min;然后由400℃快冷至50℃,降温速率为10℃/min;取出并抛光、切边后获得微晶玻璃制品。其中,对抛光切边废料进行收集作为配料使用,抛光与切边过程中的冷却水经沉淀后回用。在室温至800℃过程中开启隧道窑的气体收集与冷凝装置,冷凝温度设定为400℃。升温过程中,坯体产生的氯化物气体抽至排气管道中,经冷凝附着在管壁上,同时开启管壁上的往返式刮板机进行循环清扫,将聚集体收集至管壁下方的收集袋中,可获得钾钠氯化物粉体。
4)如图3所示,所制得的微晶玻璃制品其主晶相为透辉石相,副晶相为钙镁黄长石相、钙钛矿相及石英相。对该微晶玻璃制品进行性能测试,经测试体密度为2.64g/cm
示例2
具体制备方法如下:
1)以示例1中的含氯提钛渣为全部原料,含氯提钛渣于110℃干燥室内烘干12h,然后进行破碎,粉磨、分级,取粒度为96μm的粉体作为制坯用粉体。
2)将制坯用粉体平铺置于模具中,采用压力机,于压力为510kgf/cm
3)将微晶玻璃坯体放入隧道窑中,设定热处理程序与参数,具体为:以5℃/min的升温速率,由室温升至890℃,保温30min;然后以3℃/min的升温速率,由890℃升至1185℃,保温60min;然后缓慢冷却至500℃,降温速率为3℃/min,然后由500℃快速冷却至30℃,降温速率5℃/min;冷却结束后取出并抛光、切边后获得微晶玻璃制品。室温至850℃的加热过程中开启隧道窑的气体收集与冷凝装置,冷凝温度设定在450℃,升温过程中,由坯体产生的少量氯化物气体经冷凝落在排气管道的管壁上,同时开启管壁上的往返式刮板机进行循环清扫,将聚集体收集至管壁下方收集袋中,获得氯化物粉体。
4)所制备的微晶玻璃制品进行X射线衍射测试与分析,由图4可知,其主晶相为镁黄长石相,副晶相为透辉石和钙钛矿相。对该微晶玻璃制品进行扫描电镜(SEM)测试与分析,测试结果如图5所示,从图5中可以看出,该微晶玻璃中微晶相形态主要为板状、短柱状及颗粒状,微晶玻璃由微晶相、玻璃相及微小气孔构成,玻璃相与微晶相相互咬合,结构较为致密。对该微晶玻璃制品进行性能测试,经测试微晶玻璃制品的体密度为2.70g/cm
示例3
具体制备方法如下:
1)含氯提钛渣与石英、霞石放入108℃的干燥室内干燥8h,,将各组分按质量百分比为含氯高炉渣85%、石英10%、霞石5%进行称量配合,然后进行破碎,粉磨、分级,获得制坯用粉体的粒度为75μm。
2)将制坯用粉体均匀平铺置于模具中,采用压力机,在357kgf/cm
3)将微晶玻璃坯体放入隧道窑中,设定热处理程序与参数,具体为:以5℃/min的升温速率,由室温升至950℃,保温30min;然后以3℃/min的升温速率,由950℃升至1160℃,保温60min;然后缓慢冷却至300℃,降温速率4℃/min;然后由300℃快速冷却至100℃,降温速率为6℃/min;冷却结束后取出并抛光、切边后获得微晶玻璃制品。室温升至950℃的过程中开启隧道窑的气体收集与冷凝装置,冷凝温度设定为500℃,由坯体产生的氯化物气体经冷凝后,在排气管道的管壁上形成聚集体,同时开启管壁上的往返式刮板机进行循环清扫,将聚集体收集至管壁下方收集袋中,获得钾钠氯化物粉体。
4)对所制备的微晶玻璃制品参考进行性能测试,经测试,微晶玻璃制品的体密度为2.68g/cm
示例4
具体制备方法如下:
1)将含氯提钛渣与石英、纯碱、抛光切边废料放入110℃干燥室中干燥10h后进行破碎,然后粉磨,分级,再按各组分质量百分比为含氯提钛渣90%、石英3%、纯碱5%、抛光切边废料2%进行称量配合,取粒度为75μm的粉体作为制坯用粉体。
2)将制坯用粉体平铺于模具中,采用压力机,在压力为357kgf/cm
3)将微晶玻璃坯体放入隧道窑中,设定热处理程序与参数,具体为:以5℃/min的升温速率,由室温升至850℃,保温60min;然后以3℃/min的升温速率,由850℃升至1180℃,保温90min;然后以3℃/min的升温速率,由850℃升至1180℃,保温90min,然后缓慢冷却至450℃,降温速率为1℃/min;然后由450℃快速冷却至40℃,降温速率为8℃/min;冷却结束后取出并抛光、切边后获得微晶玻璃制品。室温至850℃的过程中开启隧道窑的气体收集与冷凝装置,冷凝温度设定为450℃。由坯体产生的氯化物气体经冷凝落在排气管道的管壁上,同时开启管壁上的往返式刮板机进行循环清扫,将聚集体收集至管壁下方收集袋中,获得钾钠氯化物粉体。
4)对所制得的微晶玻璃制品参考进行性能测试,经测试微晶玻璃制品的体密度为2.62g/cm
示例5
具体制备方法如下:
1)将含氯提钛渣与废玻璃放入105℃干燥室内干燥8h后破碎、粉磨、分级,然后按质量百分比为含氯提钛渣85%、废玻璃15%进行称重配合,取粒度为45μm的粉体作为制坯用粉体。
2)取45μm制坯用粉体平铺放进模具中,采用压力机,在255kgf/cm
3)将微晶玻璃坯体放入隧道窑中,设定热处理程序与参数,具体为:以10℃/min的升温速率,由室温升至850℃,保温60min;然后以3℃/min的升温速率,由850℃升至1130℃,保温90min;然后缓慢冷却至350℃,降温速率为4℃/min;然后由350℃快速冷却至80℃,降温速率10℃/min;冷却结束后取出并抛光、切边后获得微晶玻璃制品。室温至850℃时开启隧道窑的气体收集与冷凝装置,冷凝温度设定为450℃。对升温过程中坯体产生的氯化物进行收集,收集过程同上,然后获得钾钠氯化物粉体。
4)所制得的微晶玻璃制品其主晶相为透辉石相,副晶相为榍石相(见图6)。对该微晶玻璃进行性能测试,经测试微晶玻璃制品的体密度为2.74g/cm
综上所述,本发明利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法相对于现有技术具有显著性的进步,其有益效果如下:
1)本发明申请采用的工艺过程包括配料→制坯→低温除氯→高温烧结→抛光切边→产品,该工艺技术只有一次高温热处理过程,流程更加简化,避免了熔融烧结法和整体析晶法烧结过程中的高温熔融和水淬等复杂过程。
2)相对于熔融烧结法和整体析晶法,本发明中所用含氯提钛渣原料中的TiO2与Fe2O3,可充当复相晶核剂的作用,制备过程中不需添加晶核剂;含氯提钛渣利用率为85~100%。
3)本发明利用含氯提钛渣常温吸潮的特性,无需添加造粒剂与粘结剂可直接进行干压成型,省略了粘结、造粒等步骤。
4)本发明申请在制备微晶玻璃的过程中,能够对含氯提钛渣进行除氯,无有害气体排放,同时,抛光与切边废料作为配料重新利用,冷却水等经沉淀后回用,生产过程无三废排放,有利于环境保护,满足绿色制造技术的要求。
5)以本发明所述方法制备的微晶玻璃体各项性能高于天然石材,可用作高档建筑装饰材料、工艺雕刻和功能陶瓷材料等。
6)本发明的工艺流程简单、能耗低、绿色环保、更有利于工业推广,尤其适合应用在电力充足、生态环境比较脆弱的中西部地区。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员应该清楚,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法专利购买费用说明
Q:办理专利转让的流程及所需资料
A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。
1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2:按规定缴纳著录项目变更手续费。
3:同时提交相关证明文件原件。
4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q:专利转让变更,多久能出结果
A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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