[发明专利]一种铜红色微晶玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废料的处理，尤其涉及一种铜红色微晶玻璃的制备方法。

背景技术

废旧玻璃由于用途的不同，通常除含有二氧化硅之外，还含有如铝、钙、钠、硼等氧化物，提纯难度大。因此，一般的处理模式是制成低品位、低价值的玻璃制品。更有甚者直接将废旧玻璃露天堆放或填埋，占用了大量的耕地，既严重污染环境，又浪费了宝贵的资源。

微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是将玻璃在一定温度控制下进行晶化热处理，使原有单一的玻璃相形成了由微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃因具有无放射性、耐酸碱、色泽丰富、纹理清晰和成型加工性能好等优良特点而被广泛用于高级宾馆、高档住宅、广场等现代建筑群的内、外墙面装饰及地面、立柱装饰，是一种替代天然石材的人造高档建筑装饰材料。

目前已有少量铜红色微晶玻璃的报道，但报道中的铜红色微晶玻璃存在发色不够稳定，对窑炉气氛敏感，常常带有不均匀分布的绿色玻璃等问题。因此，欲获得颜色纯正的铜红色微晶玻璃，其着色剂的选取尤为重要。铜红着色剂种类较多，通常有氧化铜(CuO)和氧化亚铜(Cu₂O)等。不过，由于氧化亚铜有剧毒，在空气中易氧化，且在价格上它比氧化铜的价格高出不止一倍，通常不适宜工业化生产。

因此，如何做到既能合理利用废旧玻璃资源又能找到合适的着色剂用于生产具有艺术价值的铜红色微晶玻璃制品成为当今研究和发展的重点。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种铜红色微晶玻璃的制备方法，既能减少或消除废旧玻璃对环境产生的不良影响，又能在结合合适的着色剂后变废为宝，生产具有极高艺术价值的铜红色微晶玻璃，获得巨大的经济和社会效益。

本发明提供了一种铜红色微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

(1)取废旧玻璃，精选、清洗并破碎，制得玻璃粉末；

(2)取废弃线路板，进行预处理，高温氧化，制得金属氧化物富集体；

(3)分别取废旧玻璃与金属氧化物富集体混合，并加入晶核剂和助剂，混合均匀，经球磨处理，制得混合原料；

(4)将混合原料在高温下熔制得到熔融玻璃液，待其澄清均化后成型，经退火后热处理进行核化和晶化，制得铜红色微晶玻璃。

步骤(1)中的废旧玻璃主要含有以下五种组分：SiO₂：70～80％，Al₂O₃：0.8～1.2％，CaO：7～13％，K₂O：0.2～0.6％，Na₂O：10～14％。其中，SiO₂是废旧玻璃形成的骨架，提高了废旧玻璃的黏度，升高强度及弹性、化学稳定性和抗腐蚀性能，同时增大了难熔程度及结晶倾向。Al₂O₃是制备微晶玻璃的重要成分之一，可提高黏度，控制废旧玻璃析晶，升高表面张力使废旧玻璃易熔性及均质性变差。CaO可增强机械强度和光泽性，对易熔性有利，提高化学稳定性。

步骤(2)中的废弃线路板(PCB)含有大量贵重金属以及非金属物质。其金属主要含有：Cu 20～30％、Sn 2～6％、Al 1～3％和Zn 1～2％。非金属物质主要是环氧树脂和酚醛树脂等热固性塑料。

预处理过程包括：将废弃线路板进行破碎，使得金属和非金属充分解离，得大量不同尺寸的物料颗粒；然后采用浮选法将物料进行筛分，去除大量非金属物质。随后进行高温氧化，制得金属氧化物富集体。高温氧化可以为：在空气中灼烧，将物料颗粒氧化。优选地，高温氧化温度为700～850℃。

金属氧化物富集体中含有大量氧化铜以及少量氧化锌、氧化铝和氧化锡等金属氧化物。

其中，氧化铜是良好的着色剂，能给无色的玻璃着色，使之形成铜红色的微晶玻璃，且无毒、无害。

氧化锌有利于提高微晶玻璃的成型性，可以降低微晶玻璃制备过程的的熔融温度，从而降低微晶玻璃生产过程的能耗，有效降低熔制成本。此外，氧化锌还能提高微晶玻璃的耐碱性。

氧化铝可提高铜红色微晶玻璃发色温度，防止铜红色微晶玻璃偏色和“瓷化”。

步骤(3)为取废旧玻璃与金属氧化物富集体混合，并加入晶核剂和助剂，混合均匀后球磨处理，制得混合原料。

晶核剂的加入可以降低废旧玻璃晶核生成所需要的能量，从而使核化在较低的温度下能够进行，从而降低微晶玻璃生产过程的能耗。本发明通过加入晶核剂使废旧玻璃在热处理时产生分相，促进废旧玻璃核化。优选地，晶核剂为TiO₂或Cr₂O₃。