CN103319090A - 一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法 - Google Patents

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吴伯增
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Abstract

本发明涉及一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法，其特征在于所选原料按以下质量百分比组成：铅锌尾矿51.35%～59.78%，石灰石13.35%～21.3%，粉石英14.73%～23.49%，氧化锌2.72%～3.27%，碳酸钡3.34%～5.04%。本发明的具体步骤是：先将原料混合均匀后进行熔制，采用Sb2O3做澄清剂，得到澄清玻璃液，并对澄清玻璃液进行水淬，再烘干后筛分，其次将烘干后的物料铺入瓷舟，放入电阻炉加热，依次经过退火、研磨、抛光、切割，最终得到成品。采用本发明制备的深色微晶玻璃抗折强度为72.33Mpa，体积密度达到2.729g/cm3，性能优于瓷质砖和天然花岗岩，且尾矿利用率达到56.67%，有效解决了铅锌尾矿的再利用问题。

Description

一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法
技术领域
本发明涉及尾矿资源综合利用领域，具体涉及一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法。
背景技术
铅锌尾矿化学成分主要为SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、K2O、Fe2O3、MgO。此外，尾矿中含有少量TiO2、Fe2O3、Cr2O3、ZrO2等作为晶核剂促进玻璃的成核和析晶，尾矿中Rb原子半径大，场强大也有助于玻璃的分相，促进玻璃的形核，缩短核化时间，提高玻璃核化密度和强度；尾矿中的Na2O、K2O可以起到助熔作用，降低玻璃的熔制温度，减少能耗；尾矿中铁含量较高，会使成品玻璃着绿色，如果要生产浅色玻璃，可提前除铁。
玻璃生产中要求原料粒径在0.1～0.8mm之间的颗粒质量占原料混合物质量百分比在90%以上，粒径小于0.1mm的粒子占原料混合物的质量百分比不超过5%，粒度太粗或太细，对熔制过程有显著的影响，粒度太细会造成混料中储存大量的空气，不易于混合均匀，在澄清阶段气泡难以消除，并且加料时飞扬损失大；颗粒太粗不易熔化，延长了熔制时间，最后未熔化的颗粒会形成结石或只是初步熔化而不扩散，形成粗大条纹，降低了玻璃的质量。
根据铅锌尾矿的特点，选择以β-硅灰石为主相的CaO-Al2O3-SiO2***微晶玻璃，可以使用尽量多的铅锌尾矿。其余不足成分可通过石灰石引入CaO，粉石英引入SiO2，氧化锌引入ZnO，碳酸钡引入BaO。
本发明中的一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法，经过实际生产验证，对于铅锌尾矿的综合利用，减少环境污染，具有极大的使用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法，旨在降低铅锌尾矿堆存中存在的风险，同时解决铅锌尾矿的再利用问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）对铅锌尾矿、石灰石、粉石英、氧化锌、碳酸钡分别进行筛分，并分别选取粒径小于0.8mm的颗粒做为原料，将原料按照质量比为铅锌尾矿51.35～59.78%，石灰石13.35～21.3%，粉石英14.73～23.49%，氧化锌2.72～3.27%，碳酸钡3.34～5.04%的比例倒入研钵中混合均匀，其中粒径在0.1～0.8mm之间的颗粒含量占原料混合物总质量的90%以上，粒径小于0.1mm的颗粒所占原料混合物的质量百分比不超过5%，将混合后的原料装入刚玉坩埚中；
（2）将刚玉坩埚放入硅钼棒箱式电阻炉中，升温至1450℃进行熔制，熔制时间为2个小时，并采用Sb2O3做为澄清剂，得到澄清玻璃液；
（3）对澄清玻璃液进行水淬，将水淬后的物料放入电阻箱，以120℃的温度烘干2个小时；
（4）将烘干后的物料进行筛分后铺入瓷舟，其中-16目～30目铺在底部，-10目～16目铺在上部；
（5）把铺好的瓷舟放入硅钼棒箱式电阻炉中，以900℃的核化温度熔制3个小时；
（6）将步骤（5）中的物料再以1000℃的晶化温度熔制3个小时；
（7）对步骤（6）完成后得到的物料进行退火、研磨、抛光，最后切割得到深色微晶玻璃成品。
进一步地，原料混合物中最佳的化学成分组成为SiO2：52.53～59.41%，Al2O3：6.58～7.57%，CaO：14.36～20.05%，ZnO：3.18～3.89%，BaO：2.71～4.14%，Na2O：0.27～0.31%，K2O：0.56～0.64%，Fe2O3：7.19～8.26%。
与现有铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法相比，本发明具有的有益效果是：
（1）采用本发明能够利用铅锌尾矿达到56.67%，降低尾矿堆存对土壤、生态的风险；
（2）生产工艺简单，成本低，工艺研究充分，制定了操作工艺规范；
（3）以铅锌尾矿为主要原料，采用烧结法制备以硅灰石为主晶相的深色微晶玻璃，抗折强度72.33Mpa，体积密度达到2.729g/cm3；
（4）效益大，以年产100000m2深色微晶玻璃计算，需铅锌尾矿4590t，石灰石1725t，氧化锌粉260t，碳酸钡332t，粉石英1193t，合计原料单位成本45.5元/m2，扣除燃料费、加工费等费用，合计利润总额1760万元。
具体实施方式
实施例一
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铅锌尾矿51.35%，石灰石19.35%，粉石英22.3%，氧化锌3%，碳酸钡4%；所述的铅锌尾矿为普通铅锌尾矿，不足成分可通过石灰石引入CaO，粉石英引入SiO2，氧化锌引入ZnO，碳酸钡引入BaO。
本实施例的制造方法为：
（1）对铅锌尾矿、石灰石、粉石英、氧化锌、碳酸钡分别进行筛分，并分别选取粒径小于0.8mm的颗粒做为原料，将原料按照实施例中的质量比称重后倒入研钵中混合均匀，其中粒径在0.1～0.8mm之间的颗粒含量占原料混合物总质量的90%以上，粒径小于0.1mm的颗粒所占原料混合物的质量百分比不超过5%，将混合后的原料装入刚玉坩埚中；
（2）将刚玉坩埚放入硅钼棒箱式电阻炉中，升温至1450℃进行熔制，熔制时间为2个小时，并采用Sb2O3做为澄清剂，得到澄清玻璃液；
（3）对澄清玻璃液进行水淬，将水淬后的物料放入电阻箱，以120℃的温度烘干2个小时；
（4）将烘干后的物料进行筛分后铺入瓷舟，其中-16目～30目铺在底部，-10目～16目铺在上部；
（5）把铺好的瓷舟放入硅钼棒箱式电阻炉中，以900℃的核化温度熔制3个小时；
（6）将步骤（5）中的物料再以1000℃的晶化温度熔制3个小时；
（7）对步骤（6）完成后得到的物料进行退火、研磨、抛光，最后切割得到深色微晶玻璃成品。
实施例二
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铅锌尾矿53.35%，石灰石17.35%，粉石英22.3%，氧化锌3%，碳酸钡4%；所述的铅锌尾矿为普通铅锌尾矿，不足成分可通过石灰石引入CaO，粉石英引入SiO2，氧化锌引入ZnO，碳酸钡引入BaO。
本实施例的制造方法同实施例一。
实施例三
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铅锌尾矿55%，石灰石20%，粉石英17%，氧化锌3%，碳酸钡5%；所述的铅锌尾矿为普通铅锌尾矿，不足成分可通过石灰石引入CaO，粉石英引入SiO2，氧化锌引入ZnO，碳酸钡引入BaO。
本实施例的制造方法同实施例一。
实施例四
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铅锌尾矿54%，石灰石18%，粉石英20%，氧化锌3%，碳酸钡5%；所述的铅锌尾矿为普通铅锌尾矿，不足成分可通过石灰石引入CaO，粉石英引入SiO2，氧化锌引入ZnO，碳酸钡引入BaO。
本实施例的制造方法同实施例一。
实施例五
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铅锌尾矿59%，石灰石13%，粉石英21%，氧化锌2.5%，碳酸钡4.5%；所述的铅锌尾矿为普通铅锌尾矿，不足成分可通过石灰石引入CaO，粉石英引入SiO2，氧化锌引入ZnO，碳酸钡引入BaO。
本实施例的制造方法同实施例一。
上述实施例所制备的微晶玻璃抗折强度72.33Mpa，体积密度达到2.729g/cm3，性能优于瓷质砖和天然花岗岩，可以完全替代目前的建筑装修材料，具有良好的社会效益。

Claims (3)

1.一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法，其特征在于所选原料按以下质量百分比组成：铅锌尾矿51.35～59.78%，石灰石13.35～21.3%，粉石英14.73～23.49%，氧化锌2.72～3.27%，碳酸钡3.34～5.04%，该工艺方法是采用如下步骤实现的：
（1）对铅锌尾矿、石灰石、粉石英、氧化锌、碳酸钡分别进行筛分，并分别选取粒径小于0.8mm的颗粒做为原料，将原料按照上述质量比倒入研钵中混合均匀，再将混合后的原料装入刚玉坩埚中；
（2）将刚玉坩埚放入硅钼棒箱式电阻炉中，升温至1450℃进行熔制，熔制时间为2个小时，并采用Sb2O3做为澄清剂，得到澄清玻璃液；
（3）对澄清玻璃液进行水淬，将水淬后的物料放入电阻箱，以120℃的温度烘干2个小时；
（4）将烘干后的物料进行筛分后铺入瓷舟，其中-16目～30目铺在底部，-10目～16目铺在上部；
（5）把铺好的瓷舟放入硅钼棒箱式电阻炉中，以900℃的核化温度熔制3个小时；
（6）将步骤（5）中的物料再以1000℃的晶化温度熔制3个小时；
（7）对步骤（6）完成后得到的物料进行退火、研磨、抛光，最后切割得到深色微晶玻璃成品。
2.根据权利要求1所述的一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法，其特征在于：粒径在0.1～0.8mm之间的颗粒含量占原料混合物总质量的90%以上，粒径小于0.1mm的颗粒所占原料混合物的质量百分比不超过5%。
3.根据权利要求1所述的一种铅锌尾矿制备深色微晶玻璃的工艺方法，其特征在于：原料混合物中最佳的化学成分组成为SiO2：52.53～59.41%，Al2O3：6.58～7.57%，CaO：14.36～20.05%，ZnO：3.18～3.89%，BaO：2.71～4.14%，Na2O：0.27～0.31%，K2O：0.56～0.64%，Fe2O3：7.19～8.26%。
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