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CN1460653A - 一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用粉煤灰制备的微晶玻璃及其制备方法。一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃，它主要原料为粉煤灰，其特征是另外加入氧化铝粉末或者铝矾土和碳酸镁或碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末和甲基纤维素粘结剂和水，各组份重量百分含量为：粉煤灰45－77、氧化铝粉末或者铝矾土5－15、碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末10－25、甲基纤维素3－10、水3－30。本发明制备方法简单。本发明适宜做高温工程材料，如制造蜂窝状体产品和窑具。利用本发明，在不改变有关产品性能、降低产品成本的同时，还可以消耗相当大量的粉煤灰以减轻其对环境造成的污染和为处理它给企业或政府带来的经济负担。

Description

一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种用粉煤灰制备的微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
一般粉煤灰中的物相组成主要是玻璃微珠，石英和莫来石，其中玻璃微珠的含量大于60wt％；小于300目粉煤灰中玻璃相的含量占该部分粉煤灰的90wt％。由玻璃转变而成的结晶块状材料叫做微晶玻璃。目前，未见有用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃及制备方法的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃及制备方法，该材料具有很低的线热膨胀系数[1.46·10-6/℃(20-1000℃)]，适宜做高温工程材料，如制造蜂窝状产品和窑具。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃，它主要原料为粉煤灰，另外加入氧化铝粉末(或者铝矾土)和碳酸镁(或碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁)粉末和甲基纤维素粘结剂和水，各组份重量百分含量为：
粉煤灰                                              45-77
氧化铝粉末或者铝矾土                                5-15
碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末        10-25
甲基纤维素                                          3-10
水                                                  3-30。
所用的粉煤灰以小于300目为佳，氧化铝粉末或者铝矾土、碳酸镁或者碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末最好小于200目。
由于粉煤灰的组分因时，因煤的不同经常变化，所以制备粉煤灰堇青石微晶玻璃的配方与其它材料不同。粉煤灰堇青石微晶玻璃的配方原则是：首先获得一批粉煤灰的化学组成，然后根据如下原则SiO2+Al2O3+MgO＝100wt％，其中组分SiO2为46-51wt％，Al2O3为35-40wt％MgO为11-15wt％。然后再根据当地资源或产品特点决定以何种原料引入Al2O3和MgO，如以氧化铝粉末或者铝矾土和碳酸镁或者碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁等。如果制备蜂窝状产品，在练泥时需加入质量1％的硬脂酸钠作为润滑剂。
用粉煤灰制备堇青石微晶玻璃的方法如下：
1)、原料配比：粉煤灰：45-77wt％、氧化铝粉末或者铝矾土：5-15wt％、碳酸镁或者碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末：10-25wt％、3-10wt％甲基纤维素作为粘结剂；
加水：a、生产窑具时，加水3-6wt％，b、生产蜂窝状产品时，加1％的硬脂酸钠作为润滑剂，加水18-30wt％；
2)、制造坯体：a、生产蜂窝状产品时，配合料经真空练泥机充分均匀混合后，挤压成型，制造坯体；b、生产窑具时，配合料经充分均匀混合后，用压力机压制成型，制造坯体；
3)、干燥；
4)高温晶化：干燥的坯体以5℃/分钟的速率升温到1300-1340℃(根据粉煤灰的组成有所不同)，并在该温度保温2-4小时，然后降到室温，得产品。
产品的物相组成和有关性质：1)产品基本上由堇青石相和玻璃相组成，其中堇青石相的含量达75-85(体积)％左右，玻璃相25-15(体积)％左右；玻璃相基本呈不规则状分离地分布在堇青石相构成的基体中。其它晶相的含量非常少，用X光粉晶衍射(XRD)方法不能确定它们的存在，只能通过电子探针的方法，从成分上推测其它微量物质的存在。经XRD鉴定，堇青石相以高温相的α-堇青石为主，基本上只含SiO2，Al2O3，MgO和很少量的铁和钾。其它组分如Fe，K，Na，Ti，Ca等都集中在铝硅酸盐玻璃相中。2)材料的体密度范围：1.4-2.1g/cm3；当玻璃相约为25(体积)％时，粉煤灰堇青石微晶玻璃的平均线热膨胀系数＝1.51·10-6/℃(20-800℃)；当玻璃相约＜15(体积)％时，材料的平均线热膨胀系数＝1.46·10-6/℃(20-1000℃)。材料的颜色为褐黄色，故不适宜做装饰材料，而适宜做工程材料，如制造蜂窝状体产品和窑具。利用本发明，在降低有关产品成本的同时，还可以消耗相当大量的粉煤灰以减轻其对环境造成的污染和为处理它给企业或政府带来的经济负担。本发明制备方法简单。
具体实施方式
实施例1：
一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃。当它被用来制备窑具时，其配方为粉煤灰61-66wt％，氧化铝粉末6-11wt％，碱式碳酸镁(也称碳酸镁)粉末20-25wt％，甲基纤维素3-5wt％，水3-6wt％。如果用来制备蜂窝状产品，其配方为粉煤灰48-52wt％，氧化铝粉末5-9wt％，碱式碳酸镁粉末15-20wt％，甲基纤维素5-9wt％，硬脂酸钠1wt％，水18-25wt％。
制备方法：
1、制备窑具。1)、配料：61-66wt％，氧化铝粉末6-11wt％，碱式碳酸镁(也称碳酸镁)粉末20-25wt％，甲基纤维素3-5wt％，水3-6wt％。；将以上配合料充分均匀混合；
2)、制造坯体：用压力机压制成型，制造坯体；
3)、干燥坯体；
4)高温晶化：干燥的坯体以5℃/分钟的速率升温到1300-1340℃(根据粉煤灰的组成有所不同)，并在该温度保温2-4小时，然后降到室温，得产品。
2、制备蜂窝状产品。1)、配合料：48-52wt％，氧化铝粉末5-9wt％，碱式碳酸镁粉末15-20wt％，甲基纤维素5-9wt％，硬脂酸钠1wt％，水18-25wt％；将以上配合料充分均匀混合；
2)、制造坯体：经真空练泥机充分均匀混合后，挤压成型，制造坯体。
3)、干燥坯体；
5)高温晶化：干燥的坯体以5℃/分钟的速率升温到1300-1340℃(根据粉煤灰的组成有所不同)，并在该温度保温2-4小时，然后降到室温，得产品。
实施例2：一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃。当它被用来制备窑具时，其配方为粉煤灰59-64wt％，氧化铝粉末8-12wt％，菱镁矿(MgCO3)粉末20-24wt％，甲基纤维素3wt％，水5wt％。如用来制备蜂窝状产品，其配方为粉煤灰45-49wt％，氧化铝粉末6-10wt％，菱镁矿(MgCO3)粉末15-19wt％，甲基纤维素4-8wt％，硬脂酸钠1wt％，水20-25wt％。
其制备方法与实施例1基本相同。
实施例3：一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃。当它被用来制备窑具时，其配方为粉煤灰62-67wt％，氧化铝粉末9-13wt％，氢氧镁石粉末15-19wt％，甲基纤维素3wt％，水5wt％。如果用来制备蜂窝状产品，其配方为粉煤灰50-55wt％，氧化铝粉末6-10wt％，氢氧镁石粉末14-19wt％，甲基纤维素4-8wt％，硬脂酸钠1wt％，水20-25wt％。
其制备方法与实施例1基本相同。
实施例4：一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃。当它被用来制备窑具时，其配方为粉煤灰68-70wt％，氧化铝粉末10-14wt％，氧化镁粉末10-14wt％，甲基纤维素3wt％，水5wt％。如果用来制备蜂窝状产品，其配方为粉煤灰53-57wt％，氧化铝粉末7-11wt％，氧化镁粉末6-11wt％，甲基纤维素4-8wt％，硬脂酸钠1wt％，水20-25wt％。
其制备方法与实施例1基本相同。

Claims (5)

1、一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃，它主要原料为粉煤灰，其特征是另外加入氧化铝粉末或者铝矾土和碳酸镁或碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末和甲基纤维素粘结剂和水，各组份重量百分含量为：
粉煤灰                                              45-77
氧化铝粉末或者铝矾土                                 5-15
碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末           10-25
甲基纤维素                                           3-10
水                                                  3-30。
2、根据权利要求1所述的一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃，其特征是所述的粉煤灰小于300目，所述的氧化铝粉末或者铝矾土、碳酸镁或者碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末小于200目。
3、根据权利要求1所述的一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃，其特征是还可加入质量1％的硬脂酸钠作为润滑剂，制备蜂窝状产品。
4、根据权利要求1或2所述的一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃，其特征是所述的粉煤灰和氧化铝粉末或者铝矾土和碳酸镁或碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末混合料中含有SiO2、Al2O3、MgO化学成分，设SiO2+Al2O3+MgO＝100wt％，其中组分SiO2为46-51wt％，Al2O3为35-40wt％MgO为11-15wt％。
5、用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃的制备方法，其特征是按如下步骤进行：
1)、原料配比：粉煤灰：45-77wt％、氧化铝粉末或者铝矾土：5-15wt％、碳酸镁或者碱式碳酸镁或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末：10-25wt％、3-10wt％甲基纤维素作为粘结剂；
加水：a、生产窑具时，加水3-6wt％，b、生产蜂窝状体时，加1％的硬脂酸钠作为润滑剂，加水18-30wt％；
2)、制造坯体：a、生产蜂窝状体时，配合料经真空练泥机充分均匀混合后，挤压成型，制造坯体；b、生产窑具时，配合料经充分均匀混合后，用压力机压制成型，制造坯体；
3)、干燥；
4)高温晶化：干燥的坯体以5℃/分钟的速率升温到1300-1340℃(根据粉煤灰的组成有所不同)，并在该温度保温2-4小时，然后降到室温，得产品。
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