微晶玻璃生产工艺设计范文.doc

PAGE\*MERGEFORMAT102020年4月19日微晶玻璃生产工艺设计文档仅供参考铁尾矿微晶玻璃生产工艺1．微晶玻璃概述微晶玻璃（CRYSTOEandNEOPARIES）又称微晶玉石或陶瓷玻璃。是综合玻璃，是一种外国刚刚开发的新型的建筑材料，它的学名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。因此，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料，且生产过程中无污染，产品本身无放射性污染，故又被称为环保产品或绿色材料。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优於天石材和陶瓷，可用於建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。2.利用铁尾矿制备微晶玻璃生产工艺2.1生产原料及设备生产原料包括：铁矿尾矿(铁尾矿)、方解石、氧化铝、菱镁矿、纯碱、硼酸、碳酸钡等。仪器设备采用LCT-2型差热分析仪、日立S-450扫描电镜、D/MAX-3C型X衍射仪、EDAX一9100型能谱分析仪、KZJ5000-l型电动抗折仪等。2.1.1铁尾矿形貌及成分铁矿尾矿颜色呈青白色，粒度较细，颗粒小于40目，能够清晰观察到尾矿中含有的晶莹洁白的石英颗粒，尾矿中泥土含量较少，是理想砂质尾矿。该铁矿尾矿经扫描电镜观察及能谱分析，其尾矿形貌特征见图l，能谱图见图2，成分检测结果见表1。图1铁矿尾矿形貌特征图2铁矿尾矿能谱图表1铁矿尾矿的化学组成%化学组成SiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O其它∑w74.46.258.592.572.441.322.541.901002.1.2玻璃系统的确定由表1可见其中主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3，而且含有一定量的CaO、MgO、K2O、Na2O。该尾矿中的铁含量过高；在铁矿尾矿成分改性的研究，添加适量的CaO、MgO，使之形成CaO—MgO—Al2O3一SiO2系统玻璃。而且在玻璃成分中引入少量的BaO、B2O3，降低高温粘度，有助于降低熔化温度，并加人少量硫磺，使部分铁转化成硫化亚铁，有助于晶化。2.2晶核剂经过确定尾矿的CaO—MgO—Al2O3一SiO2玻璃系统，晶核剂的选择应与基础玻璃系统密切相关。采用Cr2O3、TiO2做晶核剂。由于铬尖晶石的晶格常数为a0=8.086×10-10m，透辉石晶格常数a=9.73×10-10m,b=8．89×10-10m，c=5.25×10-10m，其a、b值与铬尖晶石a0相匹配，易在熔体内形成透辉石晶体；TiO2金红石晶格常数3c=8.88×10-10m与β-硅灰石a=7.94×10-10m比较接近，易在TiO2周围形成β-硅灰石。Cr2O3在CaO—MgO—Al2O3一SiO2玻璃中溶解度较低，不足以形成大量晶胚，其单独作为晶核剂效果不好；若同时引入TiO2晶核剂，能够更好地诱导硅灰石晶体产生，本工艺采用了复舍晶核剂．w(Cr2O3)=1.5％，w(Ti02)=2.5%。经过试验，最终摸索出一个铁矿尾矿添加量较多的微晶玻璃矿物配方和化学组成(见表2、3)。表2铁矿尾矿微晶玻璃矿物组成%矿物组成尾矿氧化铝菱镁矿方解石硼酸碳酸钡纯碱w63.32.610.216.12.61.43.8表3铁矿尾矿微晶玻璃化学成分%化学成分SiO2Al2O3B2O2FeO/Fe2O3CaOMgOBaONa2OK2Ow57.17.91.86.512.87.01.44.51.02.3微晶玻璃生产工艺流程微晶玻璃的生产方法主要有两种：压延法和烧结法。压延法由于投资大，工艺技术复杂，生产成本也比较高，而且对技术装备要求比较高。国内只有两家企业采用，大多数企业较普遍地采用烧结法。本工艺采用烧结法工艺，其工艺流程为：配料一混合一熔制一水淬一过筛一铺料一晶化一抛磨一切割一成品。2.4玻璃料的熔制按照表2所示的矿物组成进行配料，混合均匀。将200mL氧化铝坩埚在升温前放人硅钼棒电炉中；用3，4h将炉温升至l300℃，开始加料，每间隔20min加料一次；最后升至l500℃恒温0.5～1h，使玻璃液澄清；然后将熔融玻璃液进行水淬，获得制备微晶玻璃所需的玻璃料。2.5差热分析及热处理应用差热分析仪对玻璃粉末进行差热分析，升温速率为10℃/min，差热曲线见图3。其转变温度ts大约为720℃，因此确定核化温度t恢=tg+50℃=770℃；晶化温度选择最高放热峰1100℃，升温速率控制在3～5℃/min，核化恒温1.5h，