本發明屬于資源綜合利用和工業固廢的綜合利用技術領域，具體是一種含鑭鈰稀土微晶材料及其制備方法。
背景技術：
高豐度稀土鑭鈰伴隨其他稀土元素一起開采和分離出來，在所有稀土元素中占70%以上，但實際的需求量卻很低，造成資源浪費；粉煤灰是火力發電廠的主要廢棄物、高爐渣是煉鐵廠的主要廢棄物，堆放處理不僅占用大量土地，還對周邊土壤和水資源造成嚴重污染。近年來，國內外對cao-mgo-al2o3-sio2系微晶材料的研究日益增多，粉煤灰、高爐渣和石英砂是其很好的主要原材料，但其耐磨性能和機械性能沒有得到很好的發揮。
技術實現要素：
本發明針對現有技術不足，提供一種含鑭鈰稀土微晶材料及其制備方法，本發明通過加入高豐度稀土鑭鈰氧化物進行改性；利用燒結法制備的含鑭鈰稀土微晶材料，具有極高的莫氏硬度、良好的機械性能和耐酸堿性能，在耐磨和耐酸堿等應用領域表現優異。
為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決：一種含鑭鈰稀土微晶材料，化學成份按重量比為：sio235~65%、cao7~26%、mgo1~5%、al2o38~17%、feo≤13%、na2o+k2o0.5~6%、caf22~10%、re(laxce1-x)o1~5%、雜質≤2%。該種含鑭鈰稀土微晶材料莫氏硬度7~9級、壓縮強度1300~1500mpa、彎曲強度110~195mpa、密度2.8~3.3g/cm3、耐酸性≤0.07、耐堿性≤0.03，性能優異，在微晶材料的同類產品中同時具有較高的耐磨、耐腐蝕和較高的機械性能。
一種含鑭鈰稀土微晶材料的制備方法，包括以下步驟：1、選取粉煤灰、高爐渣、稀選尾礦、石英砂、石灰石、長石以及caf2、re(laxce1-x)o、na2o中的若干種材料作為制備材料，測定選取材料的成分比例，根據含鑭鈰稀土微晶材料的組份計算所選取材料中若干種材料的加入比例；2、將步驟1中選取的材料磨制成粉并過200目篩，混合均勻后放入坩堝，于1300~1550℃在電爐中熔化完全后澄清20~30min，將熔融液澆鑄在預熱溫度為850~950℃的已預熱的模具中；3、將澆鑄好的含鑭鈰稀土微晶材料立即放入680~730℃爐內退火，保溫時間為60~120min，再以10℃/min升溫到800~850℃保溫120min，然后以5℃/min升溫到880~970℃晶化，保溫時間為240~480min，最后以2℃/min的速率降溫到500℃以下，自然冷卻到常溫。該種含鑭鈰稀土微晶材料的制備方法采用高豐度稀土鑭鈰氧化物和電廠廢棄物粉煤灰、煉鐵廠廢棄物高爐渣來制備含鑭鈰稀土微晶材料，可開發出高端工業用高耐磨、耐腐蝕或即耐磨又要耐腐蝕的管材、板材和異形件。提高了高豐度稀土鑭鈰的綜合利用率和粉煤灰的利用價值，具有高技術含量和高附加值。在微晶材料的制備中加入少量高豐度稀土鑭鈰氧化物，稀土元素進入玻璃體替代硅離子，由于價態不同打斷了玻璃體中的(-si≡si-)鍵，使玻璃體粘度降低，促進晶化過程中晶核的形成和晶體的生長，使晶粒更加細小、均勻和體檢占比，顯著提高材料硬度、改善斷裂韌性；通過選用不同的生產工藝，可生產工業用高耐磨耐腐蝕板材、管材和異形件；達到高豐度稀土綜合利用的目的和火力發電廢棄物粉煤灰綜合利用的目的；使微晶材料的微晶更加細小、分別更加均勻、體積占比更大，莫氏硬度和機械性能顯著提高，且大大減少了形核劑的加入量。
上述技術方案中，優選的，選取材料按重量比為：粉煤灰22%、石英砂31%、石灰石13.8%、長石14%、高爐渣12%、caf24%、re(laxce1-x)o1.2%、na2o2%。
上述技術方案中，優選的，選取材料按重量比為：粉煤灰40%、石英砂26%、石灰石15%、長石10%、caf26%、re(laxce1-x)o2%、na2o1%。
上述技術方案中，優選的，選取材料按重量比為：稀選尾礦32%、粉煤灰7%、高爐渣5%、石英砂32%、石灰石11%、長石9%、caf23%、re(laxce1-x)o1%。
本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：該種含鑭鈰稀土微晶材料的制備方法采用高豐度稀土鑭鈰氧化物和電廠廢棄物粉煤灰、煉鐵廠廢棄物高爐渣來制備含鑭鈰稀土微晶材料，可開發出高端工業用高耐磨、耐腐蝕或即耐磨又要耐腐蝕的管材、板材和異形件。提高了高豐度稀土鑭鈰的綜合利用率和粉煤灰的利用價值，具有高技術含量和高附加值。在微晶材料的制備中加入少量高豐度稀土鑭鈰氧化物，稀土元素進入玻璃體替代硅離子，由于價態不同打斷了玻璃體中的(-si≡si-)鍵，使玻璃體粘度降低，促進晶化過程中晶核的形成和晶體的生長，使晶粒更加細小、均勻和體檢占比，顯著提高材料硬度、改善斷裂韌性；通過選用不同的生產工藝，可生產工業用高耐磨耐腐蝕板材、管材和異形件；達到高豐度稀土綜合利用的目的和火力發電廢棄物粉煤灰綜合利用的目的；使微晶材料的微晶更加細小、分別更加均勻、體積占比更大，莫氏硬度和機械性能顯著提高，且大大減少了形核劑的加入量，制得的含鑭鈰稀土微晶材料莫氏硬度7~9級、壓縮強度1300~1500mpa、彎曲強度110~195mpa、密度2.8~3.3g/cm3、耐酸性≤0.07、耐堿性≤0.03，性能優異，在微晶材料的同類產品中同時具有較高的耐磨、耐腐蝕和較高的機械性能。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：實施例1，一種含鑭鈰稀土微晶材料的制備方法，包括以下步驟：1、按重量比選取粉煤灰22%、石英砂31%、石灰石13.8%、長石14%、高爐渣12%、caf24%、re(laxce1-x)o1.2%、na2o2%作為制備材料，2、將步驟1中選取的材料放入球磨機中磨120min并過200目篩，混合均勻后放入坩堝，于1450-1470℃在電爐中熔化完全后澄清30min，將熔融液澆鑄在預熱溫度為890-910℃的已預熱的模具中；3、將澆鑄好的含鑭鈰稀土微晶材料立即放入690-710℃爐內退火，保溫時間為120min，再以10℃/min升溫到825-835℃保溫120min，然后以5℃/min升溫到895-905℃晶化，保溫時間為360min，最后以2℃/min的速率降溫到500℃以下，自然冷卻到常溫。通過上述技術工藝過程制備的含鑭鈰稀土微晶材料的化學成分為：sio255%、al2o312.5%、cao18.2%、mgo1.8%、feo2.9%、na2o+k2o4.9%、re(laxce1-x)o1.2%、caf23.6%。性能指標為：密度2.9g/cm3、莫氏硬度7級、壓縮強度1391mpa、彎曲強度180mpa、耐酸性0.06、耐堿性0.03。
實施例2，一種含鑭鈰稀土微晶材料的制備方法，包括以下步驟：1、按重量比選取粉煤灰40%、石英砂26%、石灰石15%、長石10%、caf26%、re(laxce1-x)o2%、na2o1%作為制備材料，2、將步驟1中選取的材料放入球磨機中磨120min并過200目篩，混合均勻后放入坩堝，于1300~1310℃在電爐中熔化完全后澄清20min，將熔融液澆鑄在預熱溫度為850~860℃的已預熱的模具中；3、將澆鑄好的含鑭鈰稀土微晶材料立即放入680~690℃爐內退火，保溫時間為60min，再以10℃/min升溫到800~810℃保溫120min，然后以5℃/min升溫到880~890℃晶化，保溫時間為240min，最后以2℃/min的速率降溫到500℃以下，自然冷卻到常溫。通過上述技術工藝過程制備的含鑭鈰稀土微晶材料的化學成分為：sio252.6%、al2o315.4%、cao15.5%、mgo1.3%、feo4.7%、na2o+k2o3.2%、re(laxce1-x)o2.0%、caf25.4%。性能指標為：密度3.05g/cm3、莫氏硬度8級、壓縮強度1458mpa、彎曲強度182mpa、耐酸性0.06、耐堿性0.05。
實施例3，一種含鑭鈰稀土微晶材料的制備方法，包括以下步驟：1、按重量比選取稀選尾礦32%、粉煤灰7%、高爐渣5%、石英砂32%、石灰石11%、長石9%、caf23%、re(laxce1-x)o1%作為制備材料，2、將步驟1中選取的材料放入球磨機中磨120min并過200目篩，混合均勻后放入坩堝，于1540~1550℃在電爐中熔化完全后澄清30min，將熔融液澆鑄在預熱溫度為940~950℃的已預熱的模具中；3、將澆鑄好的含鑭鈰稀土微晶材料立即放入720~730℃爐內退火，保溫時間為120min，再以10℃/min升溫到840~850℃保溫120min，然后以5℃/min升溫到960~970℃晶化，保溫時間為480min，最后以2℃/min的速率降溫到500℃以下，自然冷卻到常溫。通過上述技術工藝過程制備的含鑭鈰稀土微晶材料的化學成分為：sio246.9%、al2o37.6%、cao18.5%、mgo2.4%、feo7.7%、na2o+k2o4.8%、re(laxce1-x)o2.2%、caf29.7%。性能指標為：密度3.28g/cm3、莫氏硬度9級、壓縮強度1380mpa、彎曲強度185mpa、耐酸性0.07、耐堿性0.02。