一种利用赤泥-粉煤灰-钛渣制备微晶玻璃的方法【技术领域】，涉及一种微晶玻璃的制备方法，特别涉及一种赤泥-粉煤灰-钛渣制备微晶玻璃的方法。[0002]近年来，随着城市化和小城镇建设进程的加快工业废弃物赤泥、粉煤灰以及钛渣的大量产出，造成巨大的环境污染。据统计全世界每年赤泥排放量约5000万吨，我国每年就达400万吨，赤泥的堆存维护费用很高，我国累计堆存的粉煤灰已达56亿吨，占用土地90万亩之多，每年维护费超过1000万元，其次，每年还有数千吨的钛渣产生，而且逐年呈递增的趋势。目前赤泥和粉煤灰的利用率较低，长期堆放，不仅占用了土地，还造成环境的污染，危害人体健康，造成资源的浪费制约着工业的发展，用其制备微晶玻璃是一种切实可行的方案。[0003]微晶玻璃具有微晶体和玻璃相的共同特性的新型复合材料，集中了玻璃、陶瓷以及天然石材的优点，又被称为玻璃陶瓷。微晶玻璃的化学稳定性、机械强度、热稳定性较高，结构均匀致密、表面光洁，广泛应用于国防、化工、电子以及建筑装饰等领域。如核反应堆的存储材料、腐蚀性液体的输送管道、骨组织的载体材料、天文望远镜、酒店礼堂墙体的装饰材料等。关于微晶玻璃的制备方法有很多，主要有:熔融法，溶胶一凝胶法，烧结法。[0004]熔融法虽然工艺成熟，工序连续，成型方式多样化，但是仍然存在一定的问题:A.熔制温度较高，能 耗较大；B.热处理过程中操作繁琐；C.晶化温度高，时间长，在现实生产中难以实现。从生产工艺和经济效益考虑，该法成本较高，优势不大。[0005]溶胶凝胶法制备微晶玻璃材料均匀，热处理温度较低，但是热处理时间过长，能耗较大，对环境的影响较大，产品容易变形，因此应用受到了限制，目前用溶胶一凝胶利用工业固废制备微晶玻璃国内几乎没有报道。[0006]烧结法具有熔制时间短，温度低且生产过程易于控制等优点，是当前研究的重点与热点。目前，已有报道利用赤泥和粉煤灰制备微晶玻璃，但由于其掺量较低，导致生产成本较高，未投入工业生产。

[0007]本发明的目的是提供一种利用工业废渣赤泥-粉煤灰-钛渣为主要原料制备微晶玻璃的方法，废渣掺量达到90%以上，克服了现有方法中废渣掺量低的缺陷，且这种方法工艺简单，生产成本低，能够达到环保和资源综合利用的要求。
[0008]为实现本发明的目的，本发明的技术方案是:以赤泥、粉煤灰为主要原料，以钛渣为晶核剂，添加适量的纯碱作为助溶剂，各原料的质量百分比为:赤泥25 - 70%、粉煤灰23 - 70%、钛渣I 一 10%、纯碱O — 10%，经配料、混合、熔制、成型、核化晶化、冷加工而成。所制备得到的微晶玻璃的化学组成的质量百分比为=Al2O3 12-39.8%、SiO2 13.6-50%, TiO2
0.8-5.2%、CaO 6.5-19%, Fe2O3 0.5-7.1%、MgO 0.64-2%, Na2CHK2O 1.5-8.2%。[0009]本发明所用的赤泥为混联法生产氧化铝所产生的赤泥，化学组成的质量百分比为:A1203 18 — 29%、SiO2 19.4 — 43.2%、TiO2 0.8 — 4.1%、CaO 12.3 — 21%、Fe2O3 4.7 —
11.2%、MgO 0.64 — 2.7%、Na2CHK2O 2.4 — 12.1%、Loss 6.23 — 14.16%。本发明所用的粉煤灰的主要成分质量百分比为:Al2O3 23 — 42%、SiO2 17 — 34%、TiO2 0.5 - 2.56%、CaO
4.7 - 11.5%、Fe2O3 0.9 — 3.1%、MgO 0.42 — 1.24%、Na2CHK2O 0-0.52%、Loss2.3 — 9%。本发明所用的钛渣中二氧化钛的质量百分比为35 - 85%。
[0010]本发明的方法包括以下步骤:
(1)配料与混合:根据主要原料的化学组成的分析结果和确定的玻璃组成，按质量百分比进行配料，采用机械混合方式，使其混合均匀；
(2)熔制:将配合料在箱式电阻炉中进行熔化，熔化温度为1300- 1500°C，保温时间为
1- 3小时，将澄清的玻璃液速冷，得到玻璃颗粒，破碎、筛分；
(3)差热分析:根据差热曲线确定样品的核化与晶化温度；
(4)成型:将基础玻璃粉末压制成型，成型压力为40- 80Mpa ; (5)核化晶化:在800 —900°C进行核化，保温2小时，在1050 - 1185°C下晶化，保温2小时，随炉冷却获得半成品；
(6)冷加工:经打磨抛光后为成品。
[0011]本发明所制备的微晶玻璃主晶相为钙铝黄长石，次晶相为钙长石。产品性能达到“JCT872 - 2000”建筑装饰用质量标准。
[0012]与现有技术相比较，本发明以赤泥、粉煤灰为主要原料制备微晶玻璃，废渣掺量达到90%以上，降低了原料的费用，有效的节约资源，保护环境，以钛渣替代金属氧化物作为晶核剂，进一步降低了成本，所制备的微晶玻璃具有良好的理化性能，抗压强度为75.38~111.39Mpa,抗折强度76.42~116.38Mpa，为吸水率为0~0.047%,密度在2.63~2.96g/cm3，耐酸性 0.020~0.072%,耐碱性在 0.017~0.062%,显微硬度在 543.8~1178.6Kgf/mm2,可制成各类管材与板材，广泛用于建筑上的装饰材料与耐蚀耐磨材料。

[0013]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0014]实施例1:
将55%的赤泥、40%的粉煤灰、3%的钛渣、2%的碳酸钠烘干，机械球磨至200目占80%，将其放入特制的坩埚中，置于硅钥棒电阻炉中进行熔制，在1450°C保温2h，将澄清的玻璃液迅速冷却，得到基础玻璃颗粒，球磨后将其压制成型，成型压力为50Mpa，将成型坯放入电阻炉中进行核化晶化处理，890°C核化2h，1185°C晶化2h，随炉冷却至室温，打磨抛光后得到微晶玻璃。产品密度为2.68g/cm3，抗压强度为86.63Mpa，抗折强度为98.88Mpa，显微硬度为894Kgf/mm2，耐酸性为0.053%,耐碱性为0.033%,吸水率为0.021%,收缩率为5.8%，该微晶玻璃的化学组成的质量百分比为:A120329.8%, SiO2 41.3%，TiO2 1.6%，CaO 13.1%，Fe2O3 5.2%, MgO 1.2 %，Na2CHK2O 7.8%。
[0015]实施例2:
将45%的赤泥、48%的粉煤灰、3%的钛渣、4%的碳酸钠烘干，机械球磨至200目占80%，将其放入特制的坩埚中，置于硅钥棒电阻炉中进行熔制，在1450°C保温2h，将澄清的玻璃液迅速冷却，得到基础玻璃颗粒，球磨后将其压制成型，成型压力为50Mpa，将成型坯放入电阻炉中进行核化晶化处理，890°C核化2h，1185°C晶化2h，随炉冷却至室温，打磨抛光后得到微晶玻璃。产品密度为2.73g /cm3，抗压强度109.43Mpa，抗折强度为102.98Mpa，显微硬度1013Kgf/mm2,耐酸性0.042%,耐碱性0.020%,吸水率0.009%,收缩率8.1%，该微晶玻璃的化学组成的质量百分比为:A120332.2%, SiO2 37.8%, TiO2 2.5%, CaO 14.1%, Fe2O3 6.4%,MgO 1.4 %，Na2CHK2O 5.6%。
[0016]实施例3:
将47%的赤泥、47%的粉煤灰、6%的钛渣、0%的碳酸钠烘干，机械球磨至200目占80%，将其放入特制的坩埚中，置于硅钥棒电阻炉中进行熔制，在1460°C保温2h，将澄清的玻璃液迅速冷却，得到基础玻璃颗粒，球磨后将其压制成型，成型压力为50Mpa，将成型坯放入电阻炉中进行核化晶化处理，900°C核化2h，1185°C晶化2h，随炉冷却至室温，打磨抛光后得到微晶玻璃。产品密度为2.77g /cm3，抗压强度92.43Mpa，抗折强度为89.22Mpa，显微硬度712Kgf/mm2、耐酸性0.044%、耐碱性0.027%、吸水率0.011%、收缩率7.7%，该微晶玻璃的化学组成的质量百分比为:A120328.6%, SiO2 44.2%, TiO2 2.6%, CaO 12.7%, Fe2O3 6.1%, MgO1.2%, Na2CHK2O 4.6%。
[0017]实施例4:
将38%的赤泥、55%的粉煤灰、5%的钛渣、2%的碳酸钠烘干，机械球磨至200目占80%，将其放入特制的坩埚中，置于硅钥棒电阻炉中进行熔制，在1450°C保温2h，将澄清的玻璃液迅速冷却，得到基础玻璃颗粒，球磨后将其压制成型，成型压力为50Mpa，将成型坯放入电阻炉中进行核化晶化处理，890°C核化2h，1185°C晶化2h，随炉冷却至室温，打磨抛光后得到微晶玻璃。产品密度为2.78g /cm3、抗压强度89.23Mpa，抗折强度为86.32Mpa，显微硬度837Kgf/mm2，耐酸性0.034 %,耐碱性0.027%,吸水率0.034%,收缩率6.7%，该微晶玻璃的化学组成的质量百分比为:A120332.2%, SiO2 37.8%, TiO2 2.5%、CaO 14.1%, Fe2O3 6.4%, MgO1.4 %，Na2CHK2O 5.6%。
[0018]实施例5:
将45%的赤泥、48%的粉煤灰、3%的钛渣、4%的碳酸钠烘干，机械球磨至200目占80%，将其放入特制的坩埚中，置于硅钥棒电阻炉中进行熔制，在1450°C保温2h，将澄清的玻璃液迅速冷却，得到基础玻璃颗粒，球磨后将其压制成型，成型压力为50Mpa，将成型坯放入电阻炉中进行核化晶化处理，860°C核化2h，1155°C晶化2h，随炉冷却至室温，打磨抛光后得到微晶玻璃。产品密度为2.88g /cm3，抗压强度75.47Mpa，抗折强度为73.61Mpa，显微硬度543Kgf/mm2，耐酸性0.071%,耐碱性0.022%,吸水率0.047%,收缩率4.2%，该微晶玻璃的化学组成的质量百分比为:A120332.2%, SiO2 37.8%, TiO2 2.5%, CaO 14.1%，Fe2O3 6.4%, MgO
1.4 %，Na2CHK2O 5.6%。
[0019]当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。