本發明涉及一種微晶玻璃的生產方法，尤其是一種云母微晶玻璃的生產方法。
背景技術：
微晶玻璃又叫做玻璃陶瓷，兼具了玻璃和陶瓷的優異性能。其性能優于天然石材和陶瓷磚，具有機械強度高、耐化學腐蝕性強，熱穩定性好等優點，能夠適應惡劣的使用環境，近年來在國際上發展迅速。2012年1月，國家工信部公布的《十二五新材料產業發展規劃》，將微晶玻璃列入重點發展的無機非金屬新材料目錄，對今后微晶玻璃在基礎新材料領域的應用有重要指導意義。
云母微晶玻璃是指以氟金云母為主晶相的微晶玻璃，其由MgO、Al2O3、SiO2系統，加入各種添加劑發展而來，是一種具有特殊彎曲形狀的新型材料。云母微晶玻璃內部隨機析晶，連續的晶相把玻璃圍成多面體，能夠產生一種互鎖的積木結構。它具有玻璃和陶瓷的雙重特性。硬度高、質量輕；機械強度比普通玻璃大6倍多；熱穩定性好；電絕緣性能與高頻瓷接近；化學穩定性好，不怕酸堿侵蝕。不僅可用于建筑幕墻及室內高檔裝飾，還可做機械上的結構材料，電子、電工上的絕緣材料，大規模集成電路的底板材料，微波爐耐熱器皿，化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等。
長期以來，花崗巖作為室內外建筑裝飾石材被人們進行廣泛的開采，由于使用需求不同，需要對所開采的花崗巖進行進一步加工。石材開采以及石材加工過程中所產生的大量的花崗巖廢渣既對環境是嚴重的污染，也是一種天然資源的浪費。所以用花崗巖廢渣為主要原料來生產微晶玻璃是一個變廢為寶的課題，既能減少環境污染，又能夠生產出具有高附加值的微晶玻璃。
近年來國內外對花崗巖廢渣微晶玻璃進行了研究。2012年，Khater G A.等通過研究組成變化以花崗巖制備了以主晶相為透輝石、鈣長石、硅灰石和莫來石的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。2006年，Salman等以花崗巖廢渣與高爐礦渣為原料制備了主晶相為鈣鋁黃長石、斜長石和硅灰石的CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。但以花崗巖廢渣為原料制備R2O-MgO-Al2O3-SiO2-F(RMASF)系云母微晶玻璃的研究還未見報到，因此，以花崗巖廢渣為原料研究、開發新型可切削性云母微晶玻璃具有廣闊的應用前景。
當前典型的利用花崗巖廢渣生產微晶玻璃板材的步驟如下：
(1)選取生產原料：生產原料主要為花崗巖廢渣、菱鎂礦(或輕燒鎂)、重鈣粉(或白云石)、磷酸氫鈣(或磷酸二氫鈣)；
(2)原料熔化：將生產原料混合，加入占原料總質量約2％的水，混合3～5分鐘，將原料送入全電熔窯的熔化池，控制熔化溫度為1350～1500℃，得到熔化玻璃液；
(3)澄清和均化：熔化玻璃液在熔化池中進行澄清和均化，澄清和均化的溫度通常為1400～1450℃，澄清和均化的時間通常為3～8h，得到均化玻璃液。
(4)成型：均化玻璃液經流液洞、上升道進入料道，溫度降為1250～1300℃，經料道降溫后，進入壓延機壓延成型為玻璃板，成型溫度通常為1150～1270℃；除壓延成型外，也可以采用漏注成型，澆筑成型等方法。
(5)退火：成型后的玻璃板進行退火處理，玻璃板在退火爐中經過階段緩慢降溫至35～60℃，得到基礎玻璃。通常不同原料和不同要求的微晶玻璃退火的溫度控制點有所不同，原則為保證微晶玻璃在退火過程中不發生炸裂。
(6)晶化：將退火基礎玻璃板送入晶化窯依次進行核化、晶化，完成晶化后降溫出窯，得到晶化板。通常不同原料和不同要求的微晶玻璃核化、晶化的溫度控制點有所不同。
(7)將晶化板進行打磨、拋光，得到微晶玻璃板材產品。
技術實現要素：
為填補現有技術中的空白，本發明提供了一種利用花崗巖廢渣制備可切削云母微晶玻璃的方法。
本發明所采用的技術方案是：利用花崗巖廢渣制備可切削云母微晶玻璃的方法，包括以下步驟：
A、按照下述重量份數量取生產原料：花崗巖廢渣40～60份；碳酸鉀2～8份；堿式碳酸鎂15～21份；氟化鎂10～17份；氫氧化鋁13～20份；硅酸鋯5～8份；硼酸3.5～15份；碳酸鈉0～3份；石英砂0～5份；
B、原料熔化，得到熔化玻璃液；
C、澄清和均化，得到均化玻璃液；
D、成型，得到成型玻璃板；
E、退火，得到基礎玻璃板；
F、晶化：將基礎玻璃板送入晶化爐進行熱處理，先將溫度升高至600～700℃進行核化，之后將溫度繼續升高至817～1140℃進行晶化，晶化完成后按一定降溫速率降溫出爐即得到晶化板；
G、將晶化板進行打磨、拋光，得到云母微晶玻璃。
采用本發明的方法可以實現以花崗巖廢渣為主要原料，生產出以氟金云母為主晶相的微晶玻璃，發明人通過分析實驗得出，采用本發明的配方作為生產原料，當晶化溫度達到817℃時，基礎玻璃板中開始析出氟金云母(K3Mg(AlSi3O10)F2)晶體，而作為晶核劑添加的ZrO2對初期云母相的析出起到了誘導成核的作用。隨著晶化溫度的升高，氟金云母晶體的析出量增加，并伴有細小顆粒的ZrO2析出，氟金云母晶體由細小的顆粒向不規則六邊形片層狀晶體發育；這些片層狀氟金云母組織相互交錯搭接；隨交錯程度增加，可切削性提高。
所得到的微晶玻璃四點抗彎強度為60～110MPa，維氏硬度為2.3～4.5GPa，并具有良好的可切削性。
由于選用的原材料主要是花崗巖廢渣，花崗巖廢渣的氧化物成分有較大的波動，可能會導致系統中部分氧化物含量不足，因此可能需要加入碳酸鈉補充Na2O，石英砂補充SiO2。
作為本發明的進一步改進，步驟E的退火工藝具體為：將成型玻璃板送至退火爐在630～700℃下保溫20～30min，接著以0.3～0.5℃/min的降溫速率降溫至530～570℃，再按1～10℃/min的降溫速率降溫至40～60℃后從退火爐中取出玻璃試樣，得到基礎玻璃板。控制退火溫度控制點和降溫速率的目的主要在于防止退火過程中玻璃板炸裂，通常由不同材料制得的成型玻璃板的退火控制參數也有所不同，發明人通過大量的退火實驗得出適合本發明的以上較佳的退火控制參數，可在有效防止玻璃板炸裂的同時也兼顧生產效率。
作為本發明的進一步改進，步驟F的晶化溫度為960～1140℃。隨著晶化溫度的升高，所得產品微晶玻璃的脆性指數(脆性指數值越小，可切削性能越好)逐漸降低，960℃時微晶玻璃板材的脆性指數為6.5左右，具有良好的可切削性。
作為本發明的進一步改進，步驟F的晶化工藝具體為：將基礎玻璃板送入晶化爐中，按1～5℃/min的升溫速率(確保基礎玻璃板不炸裂)將溫度升高至所需核化溫度，并保溫30～120min進行核化(確保形成足夠數量的晶核)；之后按1～5℃/min的升溫速率(確保玻璃不炸裂、不變形塌陷)將溫度升高至所需晶化溫度，并保溫30～120min進行晶化(確保形成具有特定形貌結構的氟金云母晶體)；之后在按1～10℃/min的降溫速率(確保晶化好的微晶玻璃板材不炸裂)將溫度降至40～60℃后取出即得到晶化板。
作為本發明的進一步改進，步驟A中各原料的粒度為50～200目，粒度控制在該范圍，便于電熔爐對玻璃進行熔制以及熔制過程中產生氣體的排出。
作為本發明的進一步改進，步驟D所得成型玻璃板的規格為：厚度6～100mm，寬度20～1100mm，長度方向可取任意長度，以便于后期加工以及滿足更多客戶不同板材規格需求。
本發明的有益效果是：1)實現以花崗巖廢渣為主要原料，生產出以氟金云母為主晶相的微晶玻璃；2)所得到的云母微晶玻璃四點抗彎強度為60～110MPa，維氏硬度為2.3～4.5GPa，并具有良好的可切削性。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。
實施例一：
(1)按照下述配方量取原材料：
所用各原材料的化學成分如下(質量百分比含量)。
(2)原料熔化：將生產原料混合，加入占原料總質量2％的水，混合3分鐘后將混合好的原料送入全電熔窯的熔化池中，在溫度為1420℃將原料熔化，得到熔化玻璃液。
(3)澄清和均化：將所得的熔化的玻璃液于熔化池中1420℃的條件下進行澄清，均化5h后得到均化玻璃液。
(4)成型：之后玻璃液通過料道進入玻璃壓延機壓延成形為玻璃板，成型溫度為1250℃。
(5)退火：成形玻璃板經傳送輥進入退火窯退火，玻璃板進入退火窯溫度為630℃，在630℃保溫30min后，按照0.5℃/min的速度降溫至530℃，再按照5℃/min的速度降溫至50℃，出窯后，將玻璃板線切割為所需長度的退火基礎玻璃板。
(6)晶化：將退火基礎玻璃板送入設置好的不同工藝參數的晶化窯中，各晶化窯中工藝參數如下：
晶化窯1：將退火基礎玻璃板送入晶化窯1進行熱處理，經過1℃/min升溫至660℃，然后于660℃保溫處理30min，再經過1℃/min升溫至817℃并在此溫度下恒溫30min，接著按照1℃/min的速度降溫至60℃取出。
晶化窯2：將退火基礎玻璃板送入晶化窯2進行熱處理，經過1℃/min升溫至660℃，然后于660℃保溫處理30min，再經過1℃/min升溫至960℃并在此溫度下恒溫30min，接著按照1℃/min的速度降溫至60℃取出。
晶化窯3：將退火基礎玻璃板送入晶化窯3進行熱處理，經過1℃/min升溫至660℃，然后于660℃保溫處理30min，再經過1℃/min升溫至1020℃并在此溫度下恒溫30min，接著按照1℃/min的速度降溫至60℃取出。
晶化窯4：將退火基礎玻璃板送入晶化窯4進行熱處理，經過1℃/min升溫至660℃，然后于660℃保溫處理30min，再經過1℃/min升溫至1086℃并在此溫度下恒溫30min，接著按照1℃/min的速度降溫至60℃取出。
晶化窯5：將退火基礎玻璃板送入晶化窯5進行熱處理，經過1℃/min升溫至660℃，然后于660℃保溫處理30min，再經過1℃/min升溫至1140℃并在此溫度下恒溫30min，接著按照1℃/min的速度降溫至60℃取出。
(7)將得到的晶化板進行打磨、拋光，得到云母微晶玻璃。
對各晶化窯制備的云母微晶玻璃進行力學性能和脆性指數檢測，得到的結果見下表：
實施例二：
(1)按照下述配方量取原材料：
所用各原材料的化學成分如下(質量百分比含量)。
(2)原料熔化：將生產原料混合，加入占原料總質量2％的水，混合3分鐘后將混合好的原料送入全電熔窯的熔化池中，在溫度為1400℃將原料熔化，得到熔化玻璃液。
(3)澄清和均化：將所得的熔化的玻璃液于熔化池中1400℃的條件下進行澄清，均化8h后得到均化玻璃液。
(4)成型：之后玻璃液通過料道進入玻璃壓延機壓延成形為玻璃板，成型溫度為1150℃。
(5)退火：成形玻璃板經傳送輥進入退火窯退火，玻璃板進入退火窯溫度為630℃，在630℃保溫30min后，按照0.5℃/min的速度降溫至530℃，再按照5℃/min的速度降溫至50℃，出窯后，將玻璃板線切割為所需長度的退火基礎玻璃板。
(6)晶化：將退火基礎玻璃板送入設置好的不同工藝參數的晶化窯中，各晶化窯中工藝參數如下：
晶化窯6：將退火基礎玻璃板送入晶化窯6進行熱處理，經過5℃/min升溫至700℃，然后于700℃保溫處理60min，再經過5℃/min升溫至817℃并在此溫度下恒溫60min，接著按照10℃/min的速度降溫至40℃取出。
晶化窯7：將退火基礎玻璃板送入晶化窯7進行熱處理，經過5℃/min升溫至700℃，然后于700℃保溫處理60min，再經過5℃/min升溫至960℃并在此溫度下恒溫60min，接著按照10℃/min的速度降溫至40℃取出。
晶化窯8：將退火基礎玻璃板送入晶化窯8進行熱處理，經過5℃/min升溫至700℃，然后于700℃保溫處理60min，再經過5℃/min升溫至1020℃并在此溫度下恒溫60min，接著按照10℃/min的速度降溫至40℃取出。
晶化窯9：將退火基礎玻璃板送入晶化窯9進行熱處理，經過5℃/min升溫至700℃，然后于700℃保溫處理60min，再經過5℃/min升溫至1086℃并在此溫度下恒溫60min，接著按照10℃/min的速度降溫至40℃取出。
晶化窯10：將退火基礎玻璃板送入晶化窯10進行熱處理，經過5℃/min升溫至700℃，然后于700℃保溫處理60min，再經過5℃/min升溫至1132℃并在此溫度下恒溫60min，接著按照10℃/min的速度降溫至40℃取出。
(7)將得到的晶化板進行打磨、拋光，得到云母微晶玻璃。
對各晶化窯制備的云母微晶玻璃進行力學性能和脆性指數檢測，得到的結果見下表：
實施例三：
(1)按照下述配方量取原材料：
所用各原材料的化學成分如下(質量百分比含量)。
(2)原料熔化：將生產原料混合，加入占原料總質量2％的水，混合3分鐘后將混合好的原料送入全電熔窯的熔化池中，在溫度為1420℃將原料熔化，得到熔化玻璃液。
(3)澄清和均化：將所得的熔化的玻璃液于熔化池中1420℃的條件下進行澄清，均化5h后得到均化玻璃液。
(4)成型：之后玻璃液通過料道進入玻璃壓延機壓延成形為玻璃板，成型溫度為1250℃。
(5)退火：成形玻璃板經傳送輥進入退火窯退火，玻璃板進入退火窯溫度為630℃，在630℃保溫30min后，按照0.5℃/min的速度降溫至530℃，再按照5℃/min的速度降溫至50℃，出窯后，將玻璃板線切割為所需長度的退火基礎玻璃板。
(6)晶化：將退火基礎玻璃板送入設置好的不同工藝參數的晶化窯中，各晶化窯中工藝參數如下：
晶化窯11：將退火基礎玻璃板送入晶化窯11進行熱處理，經過3℃/min升溫至600℃，然后于600℃保溫處理120min，再經過3℃/min升溫至817℃并在此溫度下恒溫120min，接著按照5℃/min的速度降溫至50℃取出。
晶化窯12：將退火基礎玻璃板送入晶化窯12進行熱處理，經過3℃/min升溫至600℃，然后于600℃保溫處理120min，再經過3℃/min升溫至960℃并在此溫度下恒溫120min，接著按照5℃/min的速度降溫至50℃取出。
晶化窯13：將退火基礎玻璃板送入晶化窯13進行熱處理，經過3℃/min升溫至600℃，然后于600℃保溫處理120min，再經過3℃/min升溫至1020℃并在此溫度下恒溫120min，接著按照5℃/min的速度降溫至50℃取出。
晶化窯14：將退火基礎玻璃板送入晶化窯14進行熱處理，經過3℃/min升溫至600℃，然后于600℃保溫處理120min，再經過3℃/min升溫至1086℃并在此溫度下恒溫120min，接著按照5℃/min的速度降溫至50℃取出。
晶化窯15：將退火基礎玻璃板送入晶化窯15進行熱處理，經過3℃/min升溫至600℃，然后于600℃保溫處理120min，再經過3℃/min升溫至1140℃并在此溫度下恒溫120min，接著按照5℃/min的速度降溫至50℃取出。
(7)將得到的晶化板進行打磨、拋光，得到云母微晶玻璃。
對各晶化窯制備的云母微晶玻璃進行力學性能和脆性指數檢測，得到的結果見下表：