欢宝学习小组-微晶玻璃

微晶玻璃欢宝学习小组1(1.中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙)410083；摘要：通过调查微晶玻璃的市场现状和现有生产工艺，发现可以使用的节能减排方法以及生产新工艺。研究显示发现的这些工艺是可行的。关键词：（微晶玻璃；市场情况；生产工艺）1市场情况1.1生产厂家现在国内较大的厂家有康尔玻璃公司。温州康尔微晶玻璃有限公司，目前拥有中国最大最完整的微晶玻璃产业集群，拥有国内外最先进的玻璃研究中心，一直以来在特种玻璃材料、配件及系统的研究、生产、应用、技术及服务方面居于行业领先地位。是全球最具规模的微晶玻璃生产基地和出口基地。康尔微晶玻璃是以生产经营透明微晶玻璃、黑色微晶玻璃、瓷白微晶玻璃、微晶器皿等高新技术产品为主的跨国公司。主要配套为电炉、电磁炉、光波炉、电陶炉、微波炉、烤箱、理疗仪、燃气灶、炊具、壁炉观察窗等产品配件，它具有很低的热膨胀系数及十分优越的耐热冲击性能，可以加工成不同尺寸，同时,使用航天航空装备和国防军事装备材料引起了社会极大的关注。国外比较大的公司有SCHOTT公司德国肖特集团成立于1884年，专业从事特种玻璃的研发与制造。2002年进入中国市场，主要业务领域包括:触摸屏盖板玻璃、电子、光学、医药/医疗、家用电器、能源、交通和建筑。肖特中国通过位于上海的销售办事处和位于苏州的肖特亚洲应用中心为客户提供服务。如今，肖特在中国地区已拥有五百多名员工。1.2产品品种1.2.1瓷白微晶玻璃康尔微晶玻璃由特种玻璃材料研发制成，该材料的最大特点是：可耐高温达650°C的急剧升温。它具有很低的热膨胀系数及十分优越的耐热冲击性能，可以加工成不同尺寸，特为厨房灶具使用而研制的产品，其磁透性和热传导的能力强，耐高温，光泽度好，手感细腻有光滑质感，长期使用不易不变色、变形、易清洁，时尚典雅。因此康尔微晶玻璃成为市场的主流，受到消费者的青睐。我们推出的微晶玻璃面板非常环保，它的主要原料是石英，这种原料在自然界取之不尽、用之不竭。主要物理属性：（1）热膨胀几乎为零（2）温度稳定性和耐久性好（3）机械稳定性高（4）系统优化的红外透射率（5）热传导率低（6）抗热冲击能力强1.2.2彩色微晶玻璃康尔微晶玻璃生产的高品质彩色微晶玻璃。它具有很低的热膨胀系数及十分优越的耐热冲击性能，可以加工成不同形状和尺寸、印刷各种图案，特为厨房灶具使用而研制的产品，其磁透性和热传导的能力强，耐高温，光泽度好，手感细腻有光滑质感，长期使用不变色、变形、易清洁，时尚典雅。因此康尔微晶玻璃成为市场的主流，受到消费者的青睐。我们推出的微晶玻璃面板非常环保，它的主要原料是石英，这种原料在自然界取之不尽、用之不竭。主要物理属性：（1）热膨胀几乎为零（2）温度稳定性和耐久性好（3）机械稳定性高（4）系统优化的红外透射率（5）热传导率低（6）抗热冲击能力强1.2.3黑色微晶玻璃康尔微晶玻璃由特种玻璃材料研发制成，该材料的最大特点是：可耐高温达800°C的急剧升温。它具有很低的热膨胀系数及十分优越的耐热冲击性能，可以加工成不同尺寸，特为厨房灶具使用而研制的产品，其磁透性和热传导的能力强，耐高温，光泽度好，手感细腻有光滑质感，长期使用不变色、变形、易清洁，时尚典雅。因此康尔微晶玻璃成为市场的主流，受到消费者的青睐。我们推出的微晶玻璃面板非常环保，它的主要原料是石英，这种原料在自然界取之不尽、用之不竭。主要物理属性：（1）热膨胀几乎为零（2）温度稳定性和耐久性好（3）机械稳定性高（4）系统优化的红外透射率（5）热传导率低（6）抗热冲击能力强1.2.4透明微晶玻璃康尔微晶玻璃生产的高品质透明微晶玻璃。它具有很低的热膨胀系数及十分优越的耐热冲击性能，可以加工成不同形状和尺寸，特为厨房灶具使用而研制的产品适合用作室内加热装置的观察窗。应用范围：（1）反光杯和高性能泛光照明灯的盖板（2）室内加热/取暖器的视窗面板（3）加热电暖炉的盖板玻璃（4）红外烘干器的盖板（5）投影仪的保护盖片（6）隔紫外线护罩（7）烤肉机面板2生产过程2.1生产工艺微晶玻璃制备方法包括整体析晶法（熔融法）、烧结法、溶胶—凝胶法等，目前国内已工业化应用的方法为前两者。2.1.1整体析晶法（1）利用加入晶核剂或紫外辐照等方法使玻璃内形成晶核（2）再经热处理使晶核长大，其他生产工艺与普通玻璃相同。工艺过程：熔制和成型，结晶化前加工，结晶化热处理，微晶玻璃的加工目前广泛应用到电磁炉的炉灶上，凹型微晶玻璃即是指形状呈凹型，类似锅的现状的微晶玻璃。该微晶玻璃板主要用途目前以大功率商用电磁炉及家庭用电磁炉上用为主。随着煤气，物价的上升，饮食行业的成本骤增，以及人们对无明火烹饪的理解，家庭电磁炉用户的增加。凹型微晶玻璃的销量也相应增加。2.1.2烧结法（1）先将玻璃原料熔融再淬火成玻璃粒料（2）将玻璃粒料装入模具，然后先经一定热处理核化，再升温晶化获得产品。工艺过程：原料熔融，淬火成玻璃粒料，筛分、烘干，装入模具，核化，晶化，抛光等加工。该法目前主要用于生产CAS系微晶玻璃板，由于CAS系微晶玻璃板具有机械强度高、光泽好、耐腐蚀性强、无辐射、装饰效果好以及其与天然大理石类似的花纹等优点，可用于替代天然大理石材。2.2处理工艺热处理是使微晶玻璃产生预定结晶相和玻璃相的关键工序。组成确定后，微晶玻璃的结构与性能主要取决于热处理制度（热处理温度与保温时间）。在热处理过程中，玻璃中可能产生分相、晶核形成、晶体生长及二次结晶形成等现象。对于不同种类的微晶玻璃，上述各过程进行的方式也不同。一般可把热处理过程分为两个阶段：第一阶段是玻璃结构的微调及晶核形成，第二阶段为晶体生长。微晶玻璃的成核与晶体生长通常是在转变温度Tg以上、主晶相熔点以下进行的。一般在相当与10~10Pa·s粘度的温度下保持一定时间来进行核化处理，使母体玻璃中形成一定数量且分布均匀的晶核。对于一些极易析晶的玻璃（如熔体粘度较小、碱金属氧化物含量较多的体系），也可以省去核化阶段而将其直接加热到晶体生长温度，因为这些玻璃在升温过程中就可以完成核化，产生大量晶核。通常，晶体长大温度约高于成核温度150～200℃。2.2节能降耗目前，建筑微晶玻璃的制备，必须经过基础玻璃熔制、粒化玻璃的烧结晶化两个高温过程。燃料成本，占整个生产成本的45％～55％(其中玻璃熔制占30％～35％，烧结晶化占l2％～l8％)。根据玻璃热工窑炉的热工计算可知，以1300ºC为基准，熔融温度每升高100ºC，其能耗将增加5％左右。根据玻璃晶化用隧道窑的热工计算方法估算，核化、晶化温度每降低50ºC，核化、晶化时间每减少0．5h，燃料消耗减少1．5％～2．5％和0．5％～1．5％。本实验以熔化温度降低150C、烧结晶化过程总能耗降低3％来估算，钠长石微晶玻璃制备过程可降能耗11％左右。2.2.1实验过程N一3样品广东某广家产品北方桌厂家产品密度／(g／cm’)2.662.61~2.702.65～2.70抗弯强度／Mpa605558抗压强度／MPa455400～465410一470莫氏硬度6.56.56.0～7.0耐磨性／(fcm)0.080.I0.1光泽度(光泽单位)989695吸水性％0.020.020.02～0.0352.2.2实验结论（1）采用合适的钠长石与石英的配比和适宜的玻璃成分，可制备出合格的建筑微晶玻璃，并能达到节能降耗的目的。（2）钠长石与石英的配比为100：26时，能使玻璃的融化温度降到1300’C以下，玻璃的烧结、晶化过程能在1050’C内完成。基础玻璃的熔融温度，比传统配方低150U以上，核化、晶化温度低5O～80’C，估算的综合能耗可降低11％。3新工艺、新技术3.1实验过程微晶玻璃主要原料为宜春钽铌矿选矿时产生的尾矿。钽铌尾矿的化学成分和粒度组成见表1和表2。钽铌尾矿的主要矿物组成为钠长石、锂云母和高岭土。由表1可见,钽铌尾矿主要化学成分为SiO2和Al2O3,另外还含有一定量的K2O、Na2O和Li2O,这些碱金属氧化物的存在可降低玻璃熔化温度和降低玻璃粘度,没有发现CaO,且Fe2O3含量很低,为微晶玻璃的制作提供了有利条件。由表2可见,粒度小于0.1mm的颗粒占32.25%,0.1～0.56mm的颗粒占67.75%,经过简单过筛处理后可直接应用。基础玻璃成分选择在CaO-Al2O3-SOi2系统的玻璃形成区内,基础玻璃化学表3。CaO以化学纯氧化钙引入,Na2O以无水碳酸钠引入,其他组分均由钽铌尾矿引入。引入CaO的目的是为了形成合适的微晶相,引入Na2O的目的是降低玻璃的熔化温度和改善玻璃的成型性能。碎粒压延法工艺过程如下:钽铌尾矿经20目和80目方孔筛过筛后备用。按基础玻璃的化学组成称量各种原料,混合均匀的玻璃配合料用坩埚盛装,在硅钼棒电炉中熔制,熔制温度为1400℃,保温2h。将熔制好的玻璃液水淬成颗粒,然后烘干,并称量一定的量,再从炉中取出熔制好的玻璃液,将称量好的水淬玻璃颗粒倒入玻璃液中并搅拌均匀,最后将玻璃液和水淬玻璃颗粒的混合物倒在铁板上压延成玻璃试样,其中水淬玻璃的用量为9.43%,玻璃熔体的用量为90.57%。将采用碎粒压延法制备的玻璃试样在不同的热处理制度下进行核化和晶化,最后获得微晶玻璃试样。3.2实验结论⑴以钽铌尾矿为主要原料,采用碎粒压延法工艺可直接成型为微晶玻璃板。碎粒压延法与烧结法相比,气孔少、成品率高、成品质量好;与压延法、浇铸法相比,结晶过程容易控制,结晶率高,且晶化时间短,因此碎粒压延法具有很好的推广前景,且易在烧结法、压延法、浇铸法的基础上实现工业化改造。⑵采用碎粒压延法制备钽铌尾矿微晶玻璃较理想的热处理制度是:核化温度600～700℃,保温时间2h,晶化温度750～900℃,保温时间15～60min。⑶采用碎粒压延法制作钽铌尾矿微晶玻璃具有合理的显微结构,晶粒细小,晶粒尺寸都控制在10μm以下,没有气孔,致密度高,致使碎粒压延法生产的微晶玻璃具有良好的力学性能。