微晶玻璃

砂
方解石
长石
纯碱
其它
（2）、把混匀原料送进熔窑进行高温熔化澄清后通过流液道流人 料池, 流下时用加压水枪冲水急冷, 使玻璃体水淬成6mm以下的玻璃颗粒 后脱水排升, 再靠自身温度烘干, 过筛后提升进熟料仓备用。
提到窑头料仓 提到窑头料仓
混合 混合 称量 称量
其工艺流程如下:
水淬 水淬 澄清 澄清 熔化 熔化 投料 投料 进仓 进仓 筛分 筛分 脱水 脱水
2.4~2.7
2.6~2.8
抗压
MPa
150~400
100~250
80~200
抗折
MPa
ຫໍສະໝຸດ Baidu
35~50
7~20
10~20
抗冲击性[1]
J/m2
2000~3000 1500~2000 1800~2400
硬度
Kg/mm2
532
150
70~720
吸水率
%
<0.1
0.3~0.8
0.2~0.5
扩散反射率
%
92
59
4.主要设备
微晶玻璃生产所用主要设备包括混料及配料机、皮带输送机、提升 机、电加热设备、马蹄形熔化窑、隧道窑、喷枪、各种风机、锯切磨抛 等冷加工设备、行车等。 1、关于熔化炉：（每平方米熔化炉造价约16万元，还需要根据所选窑 型和所选材料调整） 方案A：建造一座26m2的蓄热式玻璃熔化窑。
（张家港华尔润微晶玻璃分厂选用此方案） 优点：熔化率高、节能、产品稳定。
微晶玻璃
-----2011级材料班
2011
微晶玻璃（Microcrystalline Glass）是一种综合材料，与传统玻璃相 比，其软化温度、热稳定性、化学稳定性、机械力学性能较好；与陶瓷 相比，它的显微结构致密、无气孔、表面光洁、制品尺寸准确并能生产 特大尺寸的制品，因此微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又有陶瓷的多晶 特征，兼容了玻璃、陶瓷两者的特点，故也称为玻璃陶瓷或结晶化玻 璃。微晶玻璃比高炭钢硬、比铝轻，机械强度比普通玻璃大６倍多，耐 磨性不亚于铸石，热稳定性好（加热９００℃骤然投入５℃冷水而不炸 裂），电绝缘性能与高频瓷接近，化学稳定性与硼硅酸玻璃相同，不怕 酸碱侵蚀。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。
过。氧化锌：纯度要求:97%的粉料。氧化钠：为工业纯粉料, 颗粒度为 40目左右。硫酸钡：为工业纯粉料, 颗粒度<200目。氟化钙:要求纯度 >96%。其它为工业纯粉料等。
2.微晶玻璃性能（如表1）
表1新型微晶板材与天然石材主要理化性能对比表
材料 性能
单位
新型微晶板 材
大理石
花岗岩
比重
g/cm3
2.65~2.8
2、关于晶化炉 方案A：建造一条140米长的晶化隧道窑。（造价每米约3万元） 优点：能连续生产 能耗较低。 缺点：在晶化不同规格和品种的微晶玻璃板时 调整较 方案B：建造一座或两座142立方米梭式窑。（造价每立方米约0.8万
元） 优点：生产灵活、调试灵活、产品质量好 还可生产弧形
板。
缺点：本来能耗较高是梭式窑的最大缺点（如下图台车式微 晶玻璃晶化炉）
微晶玻璃的熔融法工艺：将玻璃配合料熔融成玻璃液后，采用适当 的成型方法制成母玻璃板，退火后直接进入晶化窑，经一定的晶化热处 理后，制成晶粒细小、含量多、结构均匀的微晶玻璃制品。现役熔融法 主要包括压延法和浇铸法两种工艺。
压延法的工艺流程为：配料一混合一玻璃熔制一压延一热切割一晶 化一磨抛一检验一成品一入库，即将玻璃配合料熔炼成玻璃液后，利用 压延机压延成玻璃板；浇铸法的工艺流程为：配料一混合一玻璃熔制一 浇铸一脱模一晶化一磨抛一切割一检验一成品一入库。而在制备微晶玻 璃的工艺中各工艺的优点与不足之处表现如下：压延法的优点在于：
2.2微晶玻璃的应用
一、机械工程技术领域
1、机械轴承：表面光洁度高. 2、用于强腐蚀性气体、液体的轴承、阀门及管道. 3、用作热交换器的孔圆盘 二、电力工程及电子技术领域
1、用作高频绝缘及高压绝缘套管材料 2、在电子技术领域中制作预制电路，包括“多层电路板” 3、在电子计算机中制作高精密的硅片元件(扩散性) 4、高频介电材料 5、光电材料 三、光学领域
石英砂岩：要求SiO2含量为97±0.3%,Al2O31.3±0.1%,Fe2O3<0.1%。颗 粒度要求0.125~0.71mm的占95%以上, 小于0.125mm的<5%, 含水率要求 不超过4%。方解石：要求CaO含量≥54%, 颗粒度要求在12目~18目。长 石：要求SiO2含量达70%, Al2O3为15±0.5%,Fe2O3为0.4±0.02%；颗粒度要 求28目全通过。纯碱：要求Na2CO3≥98%,NaCl≤0.7% , 颗粒度为12目全通
0.2~0.4
注:[1]瞬间负重造成破坏所必需的能量; [2]室温,1%酸、碱深液浸泡,20 天后的失重率;
2.微晶玻璃特点 [3]室温放置20小时,-10℃放置4小时, 反复20次后的失重率。
微晶玻璃具有比一般玻璃更为优良的特性，主要表现为：
1、具有更加稳定的化学性能：抗水合，抗水化能力，抗阳离子交 换能力；
（3）、把玻璃晶体按各种规格装车成型后推人晶化退火炉中高温
成型晶化退火。其工艺流程如下：
防粘剂剂 防粘剂剂
进窑 进窑 装料成型 装料成型 窑车装模一 窑车装模一
棚板整理 棚板整理 熔融成型 熔融成型
晶化 晶化 退火 退火 出窑 出窑 拆模取板 拆模取板
(4)、对成型晶化的产品进行磨、抛、切裁、形成成品。
台车式微晶玻璃晶化炉主要技术参数： 1.炉膛尺寸：0.5-15m3； 2.最高使用温度：1000℃（温度可调）； 3.电功率：45-300（Kw/380v）; 4.加热方式：炉膛三面加热； 5.电热元件：OCr25AL5电热合金丝； 6.控温方式：PID智能8-16段程序控温，SCR可控硅模块控制 线性比例输 出，手动自动调节，控温精度±1℃； 7.控温点：1-3个； 8.炉膛均匀度：<±5℃； 9.配套电动台车：一部; 10.冷却方式：自然冷却； 11.炉衬材料：一级高铝耐火砖结合氧化铝陶瓷纤维板。
1、用作激器元件 2、用作巨型天文望远镜的镜坯 （如下图）
四、其它：航天飞机天线外罩
3.微晶玻璃生产工艺
3.1采用技术
生产微晶玻璃所采用的技术主要包括 以下几项：
化学成分控制技术; 玻璃熔化技术; 玻璃微晶化技术; 产品精整技术;
3.2生产工艺流程
(1)、各种原辅材料按原料采购标准采购进库, 按比例混匀送人窑头 料仓。其工艺流程如下:
3.4其他常用工艺
微晶玻璃的烧结法工艺流程：配料一混合一玻璃熔制一水淬成玻璃 颗粒一烘干一过筛一分级一装模(铺料)一烧结一晶化一磨抛一检验一成 品一入库。具体生产过程为：将玻璃配合料投入池窑内，用14501550℃的高温熔融成均匀的玻璃体；再直接投入水中，冷淬成玻璃颗 粒，经烘干、过筛、分级成为几种不同粒级的玻璃颗粒料；然后按预设 的厚度均匀的铺布在耐火模具内，置于窑车上，送入隧道窑或梭式窑中 晶化热处理；在约850℃保温60-90min，将玻璃颗粒烧结一体；在约 1100℃保温60-120min，完成晶化过程：随后在700℃左右退火后制得微 晶玻璃原板；再经研磨、抛光制得具有颗粒纹理的微晶玻璃装饰板。
微晶玻璃板色彩丰富而均匀，无色差，光泽柔和晶莹，外观酷似天 然石材，而机械性能指标、化学稳定性、耐久性、表面光洁度、环保及 加工性能等方面都超过花岗石。
1.微晶玻璃原料
1.1原料粒度纯度要求
生产微晶玻璃常用原料有石英砂岩、长石、方解石、纯碱、金属氧 化物、碳酸钡、硫酸钡、氧化钙、碳酸钾、钦白粉及其它添加剂等。具 体要求如下：
66
耐酸性[2] 1%H2SO4,% 0.05~0.1
7~12
0.5~1.2
耐碱性[2] 3%NaOH 0.03~0.08
0.2~0.5
0.05`0.1
热膨胀系数 *10-7/℃
40~70
80~250
50~150
耐海水性
Mg/cm3
0.073
0.19
0.17
抗冻性[3]
%
0.01~0.03
0.2~0.4
精抛 精抛 粗拋 粗拋 精磨 精磨
粗磨 粗磨 磨边 磨边 切裁 切裁
（5）、成品经检测后包装人库。
3.3成本
以一条年生产30万平方米的微晶板生产线为例, 其总投资约需5000 万人民币, 销售成本约在300元/m2。要想在较短的时间内如4~5年收回全 部投资, 其出厂价格则应定在450元/m2以上。而目前国产石材价格大多 在100~300元/m2之间, 进口石材大多在300~500元/m2之间。由此可见, 微 晶玻璃的生产成本较高, 在价格上处于劣势。
浇铸法的不足表现在：1．产品表面无明显纹理；2．生产大规格板 材困难；3．对模具质量要求高，模具损耗大；4．析晶不易控制，整体 析晶时间长；5．生产效率、成品率比较低；6．生产技术不成熟，机械 化、自动化程度低。
另外，一种低成本建筑用微晶玻璃材料及制备工艺，是选用了由部 分废玻璃组成的低成本基料，按以下工艺流程制得的：废玻璃拣选一清 洗一粉碎一筛分一加入普通钙铝硅系微晶玻璃基料中一混料一烧结反应 析晶一微晶玻璃材料。其特点在于选用废玻璃颗粒直接添加到普通钙铝 硅系微晶玻璃基料中，制成低成本微晶玻璃基料，利用普通钙铝硅系微 晶玻璃基*-：1-1~表面析晶作用，诱导废玻璃颗粒产生表面析晶，最后 使废玻璃颗粒整体析晶，从而获得微晶玻璃材料。由于利用的是界面非 均匀成核一长大机理，对玻璃成分无特殊的要求，可以使用普通废玻 璃，直接加入普通微晶玻璃基料中，来生产不同品质要求的微晶玻璃材 料，既降低了微晶玻璃材料的制造成本，又回收利用了废玻璃。
1．产品致密度高、无气孔，抗折强度大；2．制造工序连续，可全线自 动化生产；3．易于成型。
压延法的不足表现在：1．产品表面无明显纹理，装饰品位不理 想；2．析晶难以控制，整体析晶时间长；3．热处理过程中炸裂严重， 成品率低；4．一次性投资大，工艺技术复杂，成本高。浇铸法的优势 表现在：1．可浇铸成异形板，对生产某些异形板有一定优势；2．产品 致密度高、无气孔，抗折强度大。
2、具有更高的机械强度； 3、具有更优良的电学性能：介电损耗率最低； 4、具有良好的热学性能：热膨胀系数低，热振稳定性能好，高温 软化的温度点高。
2.1微晶玻璃的结构特性
任何物质的结构都决定性质，性质又决定用途，作为微晶玻璃有那 么多优良特性，又有广泛用途，必然对应着其独特的组构：化学成份 SiO2，成核组分 P2O5，Li2OTiO2 , Al2O3等；物相：气相95%，隐晶质~玻 璃质<5% ；结构：铝质结构——细晶等粒紧密镶结构及缺陷结构。微晶 玻璃的综合性能主要决定三大因素：原始组成的成份、微晶体的尺寸和 数量、残余玻璃相的性质和数量。后两种因素是由微晶玻璃晶化热处理 技术决定。微晶玻璃的原始组成不同，其晶相的种类也不同，例如有β 硅灰石、β石英、氟金云母、二硅酸锂等，各种晶相赋予微晶玻璃的不 同性能。
缺点：若生产不同颜色粒料时 换料较麻烦。 方案B：建造一座18m2的蓄热式玻璃熔化窑和一座8m2的换热式玻璃熔化
窑。 （江西乐平江唯高科股份公司微晶玻璃分厂选用此方案）
优点：能同时生产两种颜色的粒料。 缺点：熔炉越小能耗越高 产品质量也容易波动。 建议：如果是初次涉及微晶玻璃行业 建议不要急于建造熔化炉。第 一年直接买成品玻璃水淬粒料来生产微晶玻璃板材 既能减少投资、又 能降低成本。等熟悉了行情、打开了市场再建造熔化炉也不迟。 （熔 窑车间）