(10)申请公布号 CN 102795774 A
(43)申请公布日 2012.11.28C N 102795774 A
*CN102795774A*
(21)申请号 201110138846.8
(22)申请日 2011.05.27
C03C 10/04(2006.01)
C03C 6/04(2006.01)
(71)申请人淄博钰晶新型材料科技有限公司
地址255086 山东省淄博市高新区政通路
135号高科技创业园C 座419室
申请人赵保华
(72)发明人赵保华 陈国华 梁东成 陈海
(54)发明名称
(57)摘要
本发明利用石英砂生产纳米微晶板材的方
酸钙粉、白云石、透辉石、工业纯碱、工业碳酸钡、
工业氧化锌、工业硼砂、着剂、氧化剂及澄清剂
等，其主要生产工艺是将上述原料按照特定组成
的配方，称量后，混合搅拌均匀，放入熔化窑炉内
经1450～1580℃熔化成玻璃液，玻璃液料柱经冷 水淬成0～6mm 颗粒，然后利用烘干设备烘干水淬
熔块料，把这些烘干好的熔块料利用粉碎设备制
成细度20～180目料粉后，利用简易的压机设备
压入已准备好的模具内，连同模具一同放入晶化
窑内按特定的温度制度于800～1050℃范围内快
速微晶化烧成，微晶化保温时间10～50分钟，然
后退火出窑，经脱模、研磨、抛光、切割、包装后即
得纳米微晶板成品，本发明的纳米微晶板产品一
般侧面无气孔，具有优异的物理化学性能，绿环
保，生产工艺过程中比较适合工业流水线工艺流
程，原料来源广泛易得，成本低，晶化时间短，生产
效率高，节省能源等特点。(51)Int.Cl.
权利要求书2页 说明书5页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 2 页 说明书 5 页
1.利用石英砂为主要原料生产纳米微晶板的方法：
其特征在于包括下列步骤：
(1).混合原料：将原料按下列粒度、重量百分比按特定配方混合在一起，混拌均匀：
其中所说的着剂包括Cr 2O 3、CoO 、CuO 、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉等等对纳米微晶板具有着效果的原料；
(2).高温熔化：将上述混合原料放入熔化池炉内熔化成玻璃液，熔化温度1450～1580℃；
(3).水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0～6mm 的颗粒料；
(4).烘干：将上述颗粒料用烘干线烘干；
(5).粉碎：烘干后的颗粒料用粉碎设备粉碎成20～180目并装袋待用；
(6).装模：利用简易压机连续将粉料均匀地压在定好的模具内；
(7).纳米微晶化：将压制好的粉料同模具放入晶化窑炉内按一定的温度制度微晶化热处理，晶化温度800～1050℃，微晶化保温时间10～50分钟，进行退火冷却处理至出窑温度低于100℃，整个热处理过程在2～8小时内完成；
(8).脱模：取出模具内半成品即纳米微晶毛板，待加工；
(9).磨抛切割处理：对纳米微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。
2.根据权利要求1所述的利用石英砂为主要原料生产纳米微晶板材的方法，其特征在于石英砂要求如下：
石英砂的粒度在0.1～0.7mm 最为适宜；
石英砂其主要成分是二氧化硅，分子式为SiO 2，透明至不透明，性脆，晶体呈六方柱状，比重2.65莫氏硬度7，含有少量或微量氧化铝(Al 2O 3)、三氧化二铁(Fe 2O 3)等杂质。
3.根据权利要求1所述的利用石英砂为主要原料生产纳米微晶板材的方法，其特征是其生产工艺分三步：第一步生产出合格的熔块料；第二步用晶化窑炉生产出纳米微晶板；第三步是磨抛切割处理。第一步就是把特定组成的原料搅拌混合均匀后，经输送设备和加料设备，连续不断地均匀投入熔化池炉内，出来的玻璃液料柱用冷水淬成颗粒料，并把这些颗粒料烘干备用；第二步就是把烘干好待用的颗粒料利用粉碎设备，制成一定细度的料粉，根据生产产品厚度称量后，放入模具中并压制均匀，放入晶化窑炉内按一定的温度制度微晶化热处理，热处理完毕，脱模，得到纳米微晶毛板；第三步对纳米微晶毛板进行机械研磨、抛光、切割等处理，经检验合格的产品，包装后即为纳米微晶板成品。本生产工艺特点是：一是熔块的生产；二是制粉工艺；三是模具制作和装粉压制，这一步决定了产品规格，影响产
品合格率，要求压制后的粉料一定均匀；四是纳米微晶化热处理，即一定的温度制度，通过特定的温度制度控制微晶体大小，进而决定了纳米微晶板的各种优良性能，是最为关键的一步，采用快速烧成工艺，与普通通体微晶板极为不同；五是磨抛切割处理，由于产品规格一般不是太大，且厚度往往在12mm以下，比较适合于自动化流水作业生产线，倾向于抛光砖陶瓷线后序加工工艺。
4.根据权利要求1所述的利用石英砂为主要原料生产纳米微晶板材的方法，其特征在于其生产工艺流程是：原料→混合→熔化→水淬→烘干→粉碎→压制入模→微晶化热处理→出窑→脱模→磨抛切割→检验→包装→成品
用本发明的方法生产的纳米微晶板材，结构主晶相主要为微小β-硅灰石、透辉石等，主晶相含量占30～90％，一般侧面无气孔，该种纳米微晶板的理化性能指标为：
利用石英砂生产纳米微晶板材的方法
技术领域：
[0001] 本发明中纳米微晶板材是一种硅酸盐制品，属于板材类，应用范围比较广泛，主要应用于家电炉面板类和中高档装饰用板材，主要是利用丰富而又廉价的石英砂生产纳米微晶板材的方法。
背景技术：
[0002] 1、我国石英砂的现况、应用和用途
[0003] 石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2，质地纯粹者为无，含杂质者有红、黄、蓝、黑、褐、紫、绿；透明至不透明，性脆，断口呈壳状或参差状，晶体呈六方柱状，柱面具横纹，有左晶和右晶的区别，双晶很普遍，通常呈晶簇或粒状、块状集合体，硬度7，密度为2.65，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，常温下是一种稳定的矿物，不溶于水和硫酸、盐酸、硝酸，微溶于KOH溶液，熔点1750℃。石英砂是重要的工业矿物原料，除主要成分二氧化硅外，还含有少量或微量氧化铁、粘土、云母和有机杂质。主要用作玻璃工业和陶瓷工业的原料，广泛用于耐火材料、精密铸造、电子、冶炼硅铁、冶金熔剂、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料等工业。
[0004] 石英砂主要分类及运输包装方式。石英有较高的耐火性能，工业上将石英砂常分为：普通石英砂，精制石英砂，高纯石英砂，熔融石英砂及硅微粉等。石英砂运输方式汽运、火车运输、水运。工业生产上，一般采用25KG、50KG、吨袋等形式包装。本发明中常用粒度规格20～180目，主要是30～150目。
[0005] 石英砂应用领域。石英砂所具有的独特的物理、化学特性，使得其在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的IT产业中占有举足轻重的地位，特别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性，在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。[0006] 一、玻璃：浮法玻璃、平板玻璃、玻璃制品、光学玻璃、玻璃纤维、玻璃仪器、导电玻璃、特种玻璃等主要原料。
[0007] 二、陶瓷及耐火材料：瓷器的胚料和釉料，窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料。
[0008] 三、冶金：硅金属、硅铁合金、硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂
[0009] 四、建筑：混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石等
[0010] 五、化工：硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，无定形二氧化硅微粉[0011] 六、机械：铸造型砂的主要原料，研磨材料
[0012] 七、电子：高纯度金属硅、通讯用光纤等
[0013] 八、橡胶、塑料：填料
[0014] 九、涂料：填料
[0015] 十、航空、航天：其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。
[0016] 石英是地球表面分布最广的矿物之一，它的用途也相当广泛。远在石器时代，人们用它制作石斧、石箭等简单的生产工具，以猎取食物和抗击敌人。石英钟、电子设备中把压电石英片用作标准频率；
熔融后制成的玻璃，可用于制作光学仪器、眼镜、玻璃管和其它产品；还可以做精密仪器的轴承、研磨材料、玻璃陶瓷等工业原料。从全国范围来讲，江苏新沂，连云港，安徽凤阳，河南洛阳是石英原料的主产区，占据全国的80％市场。其原料已纯度高，产量大闻名全国。
[0017] 综上所述，我国石英砂几种主要用途：(1)玻璃，耐火材料，冶炼硅铁，冶金熔剂，陶瓷，研磨材料，铸造等主要原料之一。(2)二氧化硅作为硅原料的核心原料在硅原料的生产与供应中起着不可替代的重要基础作用。它所具有的独特的物理、化学光学特性，使得其在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。(3)石英砂耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性，在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。本发明主要是利用石英砂为主要原料，生产纳米微晶板的方法，从而开辟提升石英砂产业价值另一条切实可行的方法。
[0018] 2、纳米微晶板特性
[0019] 纳米微晶板，是一种特定组成的配方通过温度制度控制材料内部晶核纳米微晶化过程而形成的具有优良物化性能、由晶体和固溶体组成的复合材料，其莫氏硬度为5.5～8，抗压强度为360～680MPa，抗折强度为30～70MPa，抗冲击强度为2.0～4.8Kg/cm2，光泽度为90～110光泽单位，膨胀系数为(1～80)×10-7/℃，吸水率＜0.05％，具有良好的耐酸碱性能和优良的抗热震性，于500度温度下，直接放入水中或空气中不会炸裂，整体完好无损。可广泛用作炉面板、建筑装饰材料、台面板、耐磨耐酸碱铸件
、密封件等，经抛光后的纳米微晶板表面抗污能力强、耐酸碱、耐磨损、不退、耐腐蚀、安全、环保、卫生、自洁等优良性能，高贵典雅，光泽亮丽，一定会使纳米微晶板成为新一代陶瓷面砖、陶瓷贴片的最佳替代产品，并可广泛应用于家电中炉面板系列，如电磁炉面板、厨具面板、灶具面板等等。[0020] 纳米微晶板材采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，烧成温度低，能耗低，生产效率高，并可大量利用矿产碎荒料作为生产所需原料，变废为宝，节省自然资源，相信纳米微晶板将会以其独特优越理化性能和“安全、健康、卫生”的生态环保理念会被广泛应用于人们日常生活中各个方面。
发明内容：
[0021] 本发明利用石英砂为主要原料，按照特定的配方，把几种原料称量混合，搅拌均匀后连续均匀地投入熔化窑炉(工业批量生产一般使用马蹄焰熔化池炉)中，从熔化窑炉出料口流出玻璃液料柱直接用冷水水淬成颗粒熔块料，利用烘干线烘干颗粒熔块料后，用粉碎设备进行粉碎成20～180目细度的料砂和料粉，利用简易的压制设备在模具中压制成型，连同模具一同放入晶化窑炉中按一定的温度制度进行快速晶化热处理，出来脱模后的产品即为纳米微晶板半成品，然后进行磨抛切割处理，即为纳米微晶板材。其产品颜可以根据需要添加着剂进行调整，该种工业化生产大大降低晶化温度，缩短晶化保温时间，提高劳动生产率，节省能源，进而大幅度地降低产品成本。
[0022] 本发明利用资源丰富的石英砂为主要原料，生产纳米微晶板的方法，辅助原料主要有工业氧化铝、碳酸钙粉、白云石、透辉石、工业纯碱、工业硼砂、工业氧化锌、着剂、氧
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