CN106116158A - 一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备工艺，属于微晶玻璃技术领域，该微晶玻璃的生产原料配比按照质量百分比包括：30％‑100％的冶炼矿渣、0％‑35％的石英砂、0％‑30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％‑5％的氧化钛，根据以上原料进行微晶玻璃的制备，当冶炼矿渣的质量百分比在75％‑100％之间时，采用浇铸法成型的方法生产微晶玻璃，当冶炼矿渣的质量百分比在30％‑75％(不包含75％)之间时，采用浮法成型的方法生产微晶玻璃，本发明将冶炼矿渣引入到微晶玻璃的生产中，既能够解决冶炼矿渣利用率低的问题，解决固体废弃物的占地、污染环境的问题，又能够降低生产微晶玻璃的成本，生产的微晶玻璃符合建材行业的标准，本发明的原料配比关系和制备工艺可以推广应用。

Description

一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于微晶玻璃技术领域，具体涉及一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
矿渣是经过选矿或者冶炼后的残余物的统称。目前，我国关于矿渣的年产量，官方没有公开的统计数据，但仅以高炉矿渣为例，每冶炼1吨生铁，产渣量约为生铁产量的1/4-1/2，据不完全统计，仅2015年1-6月全国的生铁产量达到3.57亿吨，预计全年生铁产量将达到7.32亿吨，相对应2015年仅高炉矿渣产量将达到1.83-3.66亿吨。实际上，各种冶炼矿渣的排放总量以每年数十亿吨的数量增长，其整体回收利用率不到20％，这些矿渣在堆放和存储过程中，破坏和占用了大量的土地资源，还带来了一系列环境问题，严重威胁人类的生存健康。
矿渣根据品种的不同，可细分为高炉矿渣(铁矿渣)、钼渣、镍渣、铬渣、铜渣等；从组成上来看，主要成分包括氧化钙、氧化镁、氧化铝、二氧化硅以及少量的金属氧化物。目前冶炼矿渣主要用在水泥、混凝土行业或生产矿渣砖，但水泥、混凝土中矿渣掺加量有限，且部分矿渣中大量的氧化钙和氧化镁也限制其在水泥行业的应用；矿渣砖却不能有效固溶矿渣中的有害重金属。以上方法均不能有效利用冶炼矿渣，因此，需要一种能够有效利用冶炼矿渣来进行生产的方法。
发明内容
本发明为了将过剩的冶炼矿渣进行生产利用，提供了一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法，微晶玻璃经过高温熔融过程，能有效的固溶各种金属氧化物，钙镁氧化物是玻璃的碱土金属，是微晶玻璃晶体的有效组成部分，本发明能够有效利用冶炼矿渣，并且降低企业生产成本。
本发明的具体技术方案：
一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比包括：30％-100％的冶炼矿渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％-5％的氧化钛。
所述的冶炼矿渣中按照质量百分比包括25％-35％的MgO、40％-60％的SiO2及3％-7％的金属氧化物。
所述的金属氧化物为Fe2O3、NiO、Cr2O3和MnO2中的一种或者多种。
所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：80％的冶炼矿渣、8％的石英砂、11％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、1％的氧化钛。
所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：95％的冶炼矿渣、5％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾。
所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：60％的冶炼矿渣、20％的石英砂、20％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾。
所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：50％的冶炼矿渣、32％的石英砂、15％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、3％的氧化钛。
所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：45％的冶炼矿渣、35％的石英砂、14％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、5％的氧化钛。
如上所述的冶炼矿渣微晶玻璃的制备工艺，关键点是，冶炼矿渣在原料中所占质量比为75％-100％时，采用浇铸法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺包括以下步骤：
A1、按照质量百分比进行原料中各个组份的称量，然后混合得到配合料，原料配比按照质量百分比分别包括：75％-100％的冶炼矿渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％-5％的氧化钛；
B1、将配合料投入熔窑，经1500-1550℃熔化、澄清得到玻璃液；
C1、将玻璃液注入到模具中进行成型；
D1、将成型的板材送入晶化窑中依次经过730-760℃核化1-2h、950-980℃晶化2-4h，然后经过650-700℃退火得到冶炼矿渣微晶玻璃。
所述的冶炼矿渣微晶玻璃的制备工艺，关键点是，冶炼矿渣在原料中所占质量比为30％-75％(不包含75％)时，采用浮法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺包括以下步骤：
A2、按照质量百分比进行原料中各个组份的称量，然后混合得到配合料，原料配比按照质量百分比分别包括：30％-75％(不包含75％)的冶炼矿渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％-5％的氧化钛；
B2、将配合料投入熔窑，经1500-1550℃熔化、澄清得到玻璃液；
C2、将玻璃液降温至1300-1250℃，引入锡槽浮法成型为玻璃板材，成型温度范围1190-1020℃；
D2、将玻璃板材降温至700-720℃；
E2、将玻璃板材送入退火窑中依次经过730-760℃核化1-2h，950-980℃晶化2-4h，然后经过650-700℃退火得到冶炼矿渣微晶玻璃。
本发明利用冶炼矿渣作为原料组份之一进行建材材料的生产，并根据冶炼矿渣在原料中所占比重的不同设置相对应的加工工艺，提高了冶炼矿渣的利用率，解决了其占地并污染环境的问题，而且由于冶炼矿渣的保有量大并且还在产生，因此成本较低，利用其代替微晶玻璃生产所用的自然资源，既能节省资源，又能够降低相关企业的生产成本。
具体实施方式
本发明涉及一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法，该微晶玻璃的原料配比按照质量百分比包括：30％-100％的冶炼矿渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％-5％的氧化钛，所述的冶炼矿渣中按照质量百分比包括25％-35％的MgO、40％-60％的SiO2及3％-7％的金属氧化物，金属氧化物为Fe2O3、NiO、Cr2O3或者MnO2，基于上述原料配比关系进行冶炼矿渣微晶玻璃的制备。
实施例1，作为原料配比的优选方案，原料中各个组份按照质量百分比分别包括：80％的冶炼矿渣、8％的石英砂、11％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、1％的氧化钛，冶炼矿渣在原料中所占质量比为75％-100％时，采用浇铸法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺包括以下步骤：
A1、先按照质量百分比进行原料中各个组份的称量，冶炼矿渣80Kg、石英砂8Kg、碳酸钠11Kg、氧化钛1Kg,然后将各个组份混合得到配合料；
B1、将配合料投入熔窑，经1520℃熔化、澄清得到玻璃液；
C1、将玻璃液注入到模具中进行成型；
D1、将成型的板材送入晶化窑中依次经过740℃核化1.5h、960℃晶化3h，然后经过660℃退火得到冶炼矿渣微晶玻璃。
实施例2，作为实施例1的另一种实施方式，原料包括95％的冶炼矿渣和5％的碳酸钠，采用浇铸法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺的步骤与实施例1中步骤相同。
实施例3，生产冶炼矿渣微晶玻璃的原料中，各组份按照质量百分比分别包括：60％的冶炼矿渣、20％的石英砂、20％的碳酸钠，冶炼矿渣在原料中所占质量比为30％-75％(不包含75％)时，采用浮法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺包括以下步骤：
A2、先进行原料中各个组份的称量，包括60Kg冶炼矿渣、20Kg的石英砂、20Kg的碳酸钠，然后将各个组份混合得到配合料；
B2、将配合料投入熔窑，经1540℃熔化、澄清得到玻璃液；
C2、将玻璃液降温至1270℃，引入锡槽浮法成型为玻璃板材，成型温度范围1100℃；
D2、将玻璃板材降温至710℃；
E2、将玻璃板材送入退火窑中依次经过750℃核化1h，970℃晶化2h，然后经过690℃退火得到冶炼矿渣微晶玻璃。
实施例4，选取原料中各个组份的质量百分比为：50％的冶炼矿渣、32％的石英砂、15％的碳酸钠、3％的氧化钛，采用浮法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺的步骤与实施例3中步骤相同。
实施例5，选取原料中各个组份的质量百分比为：45％的冶炼矿渣、35％的石英砂、14％的碳酸钠、5％的氧化钛，采用浮法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺的步骤与实施例3中的步骤相同。
针对实施例1至实施例5中生产的冶炼矿渣微晶玻璃进行相关性能的测试，由于微晶玻璃一般应用在建材行业中，因此，采用建材行业标准JC 514.2-1993及JC/T 872-2000作为对比标准，微晶玻璃的性能检测指标如表1所示。
(表1)
实施例1和实施例5生产的冶炼矿渣微晶玻璃，经过性能测试，其性能指标符合行业标准，能够作为建材材料来进行使用，因此，使用冶炼矿渣进行微晶玻璃的制备能够作为一种微晶玻璃生产的途径。
本发明将冶炼矿渣引入到微晶玻璃的生产中，冶炼矿渣中的各种氧化物基本都属于微晶玻璃的基本组成，微晶玻璃经过高温熔融过程，能有效固溶各种金属氧化物，钙镁氧化物是玻璃的碱土金属，是微晶玻璃晶体的有效组成部分，利用冶炼矿渣生产微晶玻璃不仅有效的实现了固体废弃物的利用，保护生态环境，还大大降低企业生产成本。
此外，本发明根据冶炼矿渣添加量所占百分比的不同，依据玻璃料性，采用两种制备工艺冶炼冶炼矿渣微晶玻璃，提高矿渣的利用率，矿渣的添加量所占原料质量百分比为75％-100％时，玻璃料性较短，适用于浇铸成型方法生产微晶玻璃，所生产的微晶玻璃可替代天然铸石作为耐腐蚀内衬材料；冶炼矿渣添加量为30％-75％(不包含75％)时，玻璃料性适合浮法成型生产微晶玻璃，该种制备工艺可以在增大产量的同时，使整体工艺的成本降低30％-40％。

Claims (10)

1.一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比包括：30％-100％的冶炼矿渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％-5％的氧化钛。
2.根据权利要求1所述的一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的冶炼矿渣中按照质量百分比包括25％-35％的MgO、40％-60％的SiO2及3％-7％的金属氧化物。
3.根据权利要求2所述的一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的金属氧化物为Fe2O3、NiO、Cr2O3和MnO2中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：80％的冶炼矿渣、8％的石英砂、11％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、1％的氧化钛。
5.根据权利要求1所述的一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：95％的冶炼矿渣、5％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾。
6.根据权利要求1所述的一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：60％的冶炼矿渣、20％的石英砂、20％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾。
7.根据权利要求1所述的一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：50％的冶炼矿渣、32％的石英砂、15％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、3％的氧化钛。
8.根据权利要求1所述的一种冶炼矿渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照质量百分比分别包括：45％的冶炼矿渣、35％的石英砂、15％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、5％的氧化钛。
9.如权利要求1所述的冶炼矿渣微晶玻璃的制备工艺，其特征在于：冶炼矿渣在原料中所占质量比为75％-100％时，采用浇铸法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺包括以下步骤：
A1、按照质量百分比进行原料中各个组份的称量，然后混合得到配合料，原料配比按照质量百分比分别包括：75％-100％的冶炼矿渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％-5％的氧化钛；
B1、将配合料投入熔窑，经1500-1550℃熔化、澄清得到玻璃液；
C1、将玻璃液注入到模具中进行成型；
D1、将成型的板材送入晶化窑中依次经过730-760℃核化1-2h、950-980℃晶化2-4h，然后经过650-700℃退火得到冶炼矿渣微晶玻璃。
10.如权利要求1所述的冶炼矿渣微晶玻璃的制备工艺，其特征在于：冶炼矿渣在原料中所占质量比为30％-75％(不包含75％)时，采用浮法成型进行微晶玻璃的制备，制备工艺包括以下步骤：
A2、按照质量百分比进行原料中各个组份的称量，然后混合得到配合料，原料配比按照质量百分比分别包括：30％-75％(不包含75％)的冶炼矿渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸钠或碳酸钾或硝酸钠或硝酸钾或硫酸钠或硫酸钾、0％-5％的氧化钛；
B2、将配合料投入熔窑，经1500-1550℃熔化、澄清得到玻璃液；
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