CN109133620A - 利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法。该方法首先取电解槽废渣，石英砂，硼镁矿，氧化锌，氧化锆，混合均匀制成混合料；然后将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的80‑200℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1350‑1450℃；最后熔融至物料成为玻璃液，降温至900‑1000℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至750‑950℃，压制成为玻璃马赛克。本发明采用电解槽废渣作为主料制备玻璃制品，将氟固溶于玻璃体中，既完成废渣无害化处理，又实现固废的资源化利用，制备的玻璃纤维棉直径细，不易断，延展性能强；制成的玻璃马赛克与铺贴纸的贴合程度高，耐酸碱腐蚀性能强。

Description

利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法
技术领域
本发明属于电解槽废渣利用技术领域，具体涉及一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法。
背景技术
电解铝生产过程中用冰晶石助熔，会有大量的氟化物渗入到电解槽的耐火材料内部，电解槽大修拆解废渣因含有过量氟化物而定性为危险废物；因电解铝产能大，废槽产生量大，填埋处理会占用大量土地资源，且成本高昂；氧化铝电解槽主要由高铝质耐火材料砌筑而成，拆解渣主要成分是氧化铝15-25％、二氧化硅20％左右，约20％氧化钠、及少量氧化钾、氧化铁、氧化钙等；另外主要污染因子氟元素占比在10-20％；以上所有元素及占比适合作为含氟玻璃的原料，通过添加适当配料，进入电熔玻璃炉熔化后制成玻璃纤维棉、玻璃砖等产品，从而将氟固溶于玻璃体中，既完成废渣无害化处理，又实现固废的资源化利用。
但是，目前利用电解槽废渣生产的玻璃制品一般为玻璃纤维和玻璃马赛克，制作的玻璃纤维棉直径比较粗，且易断，延展性能差；制成的玻璃马赛克与铺贴纸的贴合程度低，耐酸碱腐蚀性能差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法。
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣50-85份，石英砂15-50份，硼镁矿1-6份，氧化锌1-3份，氧化锆1-3份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的80-200℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1350-1450℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至900-1000℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至750-950℃，压制成为玻璃马赛克。
所述步骤(1)中还加入莱卡石1-3份。
所述玻璃纤维棉的棉丝直径为2-10微米。
所述电解槽废渣中氟含量为10-20％。
所述步骤(1)中还加入无机颜料1-3份。
本发明制备玻璃制品的反应原理：铝电解槽中铝硅质废渣的玻璃法无害化处置，部分氟离子置换硅氧【SiO4】四面体中的1个氧离子，以Si-O-F键形成【SiO3F】四面体，与硅氧四面体共同构成网络结构，形成稳定的玻璃结构。
本发明的方法采用冷顶电熔技术，氟化物的在玻璃中的固定率达到95％以上；熔制过程中少部分氟(5％以下)会以氟化铝、氟化硅、氟化钠、氟化氢、氟化钙等形式挥发出来，本方法将以氧化钙制成的石灰乳多道喷淋方式吸收后，干燥后再添加到***中，实现全过程氟的零排放。
铝硅质废渣占电解铝大修渣的总量的百分之三十左右，另外废阴极炭质废渣占百分之三十以上；另有百分之三十左右为废钢棒清理后利用。
原渣氟离子浸出值为262.44mg/l，电熔固化后玻璃中的氟含量为17.33％，玻璃浸出试验氟浸出量1.03mg/l；标准允许值为小于50mg/l。说明本方法对于铝硅质废渣无害化处置效果良好。
本发明的有益效果：本发明采用电解槽废渣作为主料制备玻璃制品，将氟固溶于玻璃体中，既完成废渣无害化处理，又实现固废的资源化利用，制备的玻璃纤维棉直径细，不易断，延展性能强；制成的玻璃马赛克与铺贴纸的贴合程度高，耐酸碱腐蚀性能强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣60份，石英砂40份，硼镁矿4份，氧化锌2份，氧化锆2份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的120℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1400℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至950℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至800℃，压制成为玻璃马赛克。
实施例2
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣52份，石英砂42份，硼镁矿2份，氧化锌1份，氧化锆1份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的90℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1380℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至920℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至760℃，压制成为玻璃马赛克。
实施例3
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣63份，石英砂42份，硼镁矿5份，氧化锌3份，氧化锆3份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的180℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1450℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至980℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至900℃，压制成为玻璃马赛克。
实施例4
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣60份，石英砂40份，硼镁矿4份，氧化锌2份，氧化锆2份，莱卡石2份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的120℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1400℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至950℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至800℃，压制成为玻璃马赛克。
实施例5
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣60份，石英砂40份，硼镁矿4份，氧化锌2份，氧化锆2份，Ca Mn Si5Be2O13(OH)2(H2O)2晶体粉末2份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的120℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1400℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至950℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至800℃，压制成为玻璃马赛克。
实施例6
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣60份，石英砂40份，硼镁矿4份，氧化锌2份，氧化锆2份，CaZr(Ti Fe0.5Nb0.5O7)晶体粉末2份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的120℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1400℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至950℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至800℃，压制成为玻璃马赛克。
对比例1
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣60份，石英砂40份，硼镁矿4份，氧化锆2份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的120℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1400℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至950℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至800℃，压制成为玻璃马赛克。
对比例2
一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣60份，石英砂40份，硼镁矿4份，氧化锌2份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的120℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1400℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至950℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至800℃，压制成为玻璃马赛克。
实验例1：
根据GB-T7697-1996标准，进行脱纸实验，取实施例1-6及对比例1-2制备的玻璃马赛克，每块玻璃马赛克的尺寸大小为2mmX2mm；取用9联正方形马赛克结构，将联平放于20℃的水中，铺贴纸向上，使水刚浸没试样；5min时，捏住联的一边的两端，将联轻提出水面，检查有无单块玻璃马赛克脱落；40min时，捏住铺贴纸的一角折180°沿着对角线方向揭纸，检查单块玻璃马赛克脱落和纸张完整情况。测试结果见表1：
表1
由表1可以看出，对比例1和对比例2制备的玻璃马赛克与铺贴纸的结合牢固度显著低于实施例1，实施例2-3和实施例6与实施例1相当，实施例4和实施例5强于实施例1。
实验例2：
根据GB-T7697-1996标准，进行化学稳定性实验，取实施例1-6及对比例1-2制备的玻璃马赛克，每块玻璃马赛克的尺寸大小为2mmX2mm；每组取12块玻璃马赛克，于100℃烘至恒重，所用天平精确至0.1mg，每个实验取3块放入盛有1mol/L盐酸溶液中，溶液体积150mL，恒温4h，恒温后取出试样，用蒸馏水洗净后与参比样对照，于100℃烘至恒重，计算重量减少率K，计算公式如下：
K(％)＝(G0-G1)/G0X100％
式中，G0为试样原重，G1为腐蚀后重量。测试结果见表2所示：
表2
注：*代表与实施例1相比P<0.05。
由表2可以看出，对比例1和对比例2制备的玻璃马赛克盐酸腐蚀后重量减少率显著高于实施例1，实施例2-3和实施例6与实施例1相当，实施例4和实施例5低于实施例1。

Claims (5)

1.一种利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，取电解槽废渣50-85份，石英砂15-50份，硼镁矿1-6份，氧化锌1-3份，氧化锆1-3份，混合均匀制成混合料；
(2)将混合料投入冷顶式电熔炉，温度由炉面的80-200℃向下随着料层深度而逐步升高至最高温度1350-1450℃；
(3)熔融至物料成为玻璃液，降温至900-1000℃，采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至750-950℃，压制成为玻璃马赛克。
2.根据权利要求1所述利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，其特征在于，所述步骤(1)中还加入莱卡石1-3份。
3.根据权利要求1所述利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，其特征在于，所述玻璃纤维棉的棉丝直径为2-10微米。
4.根据权利要求1所述利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，其特征在于，所述电解槽废渣中氟含量为10-20％。
5.根据权利要求1所述利用电解槽废渣生产玻璃制品的方法，其特征在于，所述步骤(1)中还加入无机颜料1-3份。
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