CN1285528C - 一种矿渣微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种矿渣微晶玻璃及其制备方法,微晶玻璃化学组成按重量百分比为:SiO2:40~70%,Al2O3:6~15%,CaO:5~10%,MgO:4~30%,Fe2O3:9~12%,FeO:9~12%,B2O3:0.1~3%,Na2O:0.3~1%。该微晶玻璃显微硬度为7.5~9,抗折强度为150~177MPa,表观体积密度为2.7~2.96g.cm-3,耐酸性为92~99%,耐碱性为90~98%,以粉煤灰、铁尾矿和硼泥为原料制备,其工艺步骤包括配料、混料、熔制、水淬、成型、烧结与晶化。本发明的矿渣微晶玻璃可作为建筑材料,也可作为防腐陶瓷应用于化工设备防腐。
Description
技术领域
本发明涉及工业废弃物的综合利用,具体涉及以铁尾矿、硼泥和粉煤灰为原料制备的矿渣微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
矿渣污染环境问题随着排放量的增加而日趋严重,对环境的危害主要表现在:水体污染、土壤严重盐渍化及自然生态环境的破坏。由于各类废渣、废石、尾矿的堆置,侵占和破坏土地较为严重。据资料报导,我国2000年粉煤灰的生成量达到1.6亿吨,近几年这个数值有所增长。然而粉煤灰的利用率却不到50%,以粗放型简单再利用为主,且利用成本较高。
中国专利申请03128180.x公开了一种用粉煤灰制备的堇青石微晶玻璃及其制造方法,制造微晶玻璃的主要原料是粉煤灰,另外还须加入氧化铝粉末或碳酸镁或碱式碳酸镁,或者菱镁矿或者水镁石或者氧化镁粉末和甲基纤维素粘结剂和水。中国专利申请03111105.x公开了一种复合型粉煤灰建筑微晶玻璃制造方法,以粉煤灰为主要原料,另外添加成核剂、增韧剂、有色玻璃粉、无机颜料或蓄光型发光材料制造微晶玻璃。以上技术路线都能够消耗工业废弃物——粉煤灰,对解决环境污染问题有着积极的效果,然而由于其利用方法中均须格外添加其它工业原料,因此利用成本相对较高。
发明内容
针对粉煤灰等固体废弃物处理利用的现状,本发明提供一种以粉煤灰、铁尾矿和硼泥为原料制备矿渣微晶玻璃的方法,达到提高粉煤灰、铁尾矿和硼泥的利用率,减轻环境污染、合理利用资源的目的。
本发明的矿渣微晶玻璃是以粉煤灰、铁尾矿和硼泥为原料,此外不添加任何其它工业原料,以烧结法制备而成。以下是本发明采用过的原料化学组成的分析结果:
名称 | 组成(%) | |||||||
SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | TFe | B2O3 | R2O | 灰份 | |
铁尾矿粉煤灰硼泥 | 75.9145.6526.43 | 0.6515.451.78 | 1.8217.052.11 | 1.511.6240.26 | 11.699.1210.11 | --2.62 | --1.68 | 8.4211.1110.75 |
本发明的工艺步骤包括:
1、配料。根据粉煤灰、铁尾矿和硼泥的化学组成分析以及对产品的要求,按重量比配料,粉煤灰:10%~60%,硼泥:20%~60%,铁尾矿:10%~60%;
2、混料:采用球磨混合,混料时间为60~240min;
3、熔制:在高温炉中进行,熔化温度为1300~1600℃,保温时间为60~240min;
4、水淬:将玻璃熔体水淬成0.074~0.3mm的玻璃颗粒,热风吹干待用;
5、成型:将水淬玻璃颗粒放入球磨机中,研磨成粒度小于0.074mm的玻璃粉末,并将研磨后的玻璃粉末装入模具中,压制成型,成型压力为1500~2000N;
6、烧结与晶化:将压制成型的玻璃粉末置于高温炉内,以5~30℃/min的升温速率升温到800~1000℃,恒温烧结100~240min,然后以5~30℃/min的升温速率升温到850~1120℃,恒温析晶100~240min,最后空冷至室温,经打磨、抛光制成微晶玻璃。
本发明制备的矿渣微晶玻璃按重量百分比计的化学组成为:SiO2:40~70%,Al2O3:6~15%,CaO:5~10%,MgO:4~30%,Fe2O3:9~12%,FeO:9~12%,B2O3:0.1~3%,Na2O:0.3~1%。本发明方法属粉煤灰等工业废弃物的精细化利用,所制备的微晶玻璃显微硬度7.5~9,抗折强度150~177MPa,表观体积密度为2.7~2.96g.cm-3,耐酸性92~99%,耐碱性90~98%,性能优异,具有较高附加值。本发明的矿渣微晶玻璃可作为建筑材料应用于建筑行业,可作为防腐陶瓷应用于化工设备防腐。本发明的推广应用将利于环境保护和避免资源的浪费。
具体实施方式
实施例1
1、配料:原料按重量配比为:粉煤灰30%,铁尾矿60%,硼泥10%;
2、混料:将按重量配比称重的原料采用球磨混合,混合时间120min;
3、熔制:将上述物料置于高温炉中,熔化温度为1480℃±40℃,保温时间为2小时;
4、水淬:将玻璃熔体水淬成玻璃颗粒,用热风吹干待用;
5、成型:将水淬玻璃颗粒研磨成粒度小于0.074mm的玻璃粉末,并将研磨后的玻璃粉末装入模具中,压制成型,成型压力为2000N;
6、烧结与晶化:将压制成型的玻璃置于高温炉内,以10℃/min的升温速率升温至960℃±30℃,恒温烧结,烧结时间为2小时,然后以10℃/min的升温速率升温至1110℃±30℃,恒温析晶3小时;以30℃/小时的速率退火至600℃下自然冷却,再经打磨、抛光制成微晶玻璃。
上述工艺所制备的矿渣微晶玻璃的化学组成为:SiO2:66.3%,Al2O2:10.12%,CaO:7.43%,MgO:4.41%,Fe2O3:6.14%,FeO:3.06%,B2O3:2.03%,Na2O:0.46%。该微晶玻璃的性能参数为密度2.82g.cm-3、硬度7.83、抗折强度182MPa,耐酸性98.2%,耐碱性99.5%。
实施例2
1、配料:原料按重量配比为:粉煤灰30%,铁尾矿40%,硼泥30%;
2、混料:将按重量配比称重的原料采用球磨混合,混合时间120min;
3、熔制:将上述物料置于高温炉中,熔制温度为1430℃±40℃,保温时间为1.5小时,
4、水淬:将玻璃熔体水淬成玻璃颗粒,烘干待用;
5、成型:将水淬玻璃颗粒研磨成粒度小于0.074mm的玻璃粉末,并将研磨后的玻璃粉末装入模具中,压制成型,成型压力为1500N;
6、烧结与晶化:将压制成型的玻璃置于高温炉内,以20℃/min的升温速率升温至900℃±30℃,恒温烧结,烧结时间为2小时,然后以20℃/min的升温速率升温至970℃±30℃,恒温析晶2.5小时,以30℃/小时的速率退火至600℃下自然冷却,再经打磨、抛光制成微晶玻璃。
上述工艺所制备的矿渣微晶玻璃的化学组成为:SiO2:57.68%,Al2O3:8.74%,CaO:7.08%,MgO:13.44%,Fe2O3:7.09%,FeO:2.53%,B2O3:2.77%,Na2O:0.59%。该微晶玻璃的性能参数为密度2.86g.cm-3、硬度7.92、抗折强度187MPa,耐酸性99.2%,耐碱性99.4%。
实施例3
1、配料:原料按重量配比为:粉煤灰60%,铁尾矿10%,硼泥30%;
2、混料:将按重量配比称重的原料采用球磨混合,混合时间120min;
3、熔制:将上述物料置于高温炉中,熔制温度为1400℃±40℃,保温时间为1小时;
4、水淬:将玻璃熔体水淬成玻璃颗粒,烘干待用;
5、成型:将水淬玻璃颗粒研磨成粒度小于0.074mm的玻璃粉末,并将研磨后的玻璃粉末装入模具中,压制成型,成型压力为1800N;
6、烧结与晶化:将压制成型的玻璃置于高温炉内,以5℃/min的升温速率升温至890℃±30℃,恒温烧结,烧结时间为2小时,然后以5℃/min的升温速率升温至930℃±30℃,恒温析晶2小时;以20℃/小时的速率退火至600℃下自然冷却,再经打磨、抛光制成微晶玻璃。
上述工艺所制备的矿渣微晶玻璃的化学组成为:SiO2:44.39%,Al2O3:7.89%,CaO:6.59%,MgO:26.66%,Fe2O3:8.77%,FeO:1.74%,B2O3;3.08%,Na2O:0.84%。该微晶玻璃的性能参数为密度2.81g.cm-3、硬度7.8、抗折强度172MPa,耐酸性97.2%,耐碱性98.5%。
Claims (3)
1、一种矿渣微晶玻璃,其特征在于该微晶玻璃的制备原料为粉煤灰、铁尾矿和硼泥,其化学组成按重量百分比为:SiO2:40~70%,Al2O3:6~15%,CaO:5~10%,MgO:4~30%,Fe2O3:9~12%,FeO:9~12%,B2O3:0.1~3%,Na2O:0.3~1%。
2、按照权利要求1所述的矿渣微晶玻璃,其特征在于该矿渣微晶玻璃显微硬度为7.5~9,抗折强度为150~177MPa,表观体积密度为2.7~2.96g.cm-4,耐酸性为92~99%,耐碱性为90~98%。
3、权利要求1所述的矿渣微晶玻璃的制备方法,其特征在于包括配料、混料、熔制、水淬、成型、烧结与晶化工艺步骤:
①配料:根据粉煤灰、铁尾矿和硼泥的化学组成分析以及对产品的要求,按重量比配料,粉煤灰:10%~60%,硼泥:20%~60%,铁尾矿:10%~60%;
②混料:采用球磨混合,混料时间为60~240min;
③熔制:在高温炉中进行,熔化温度为1300~1600℃,保温时间为60~240min;
④水淬:将玻璃熔体水淬成0.074~0.3mm的玻璃颗粒,热风吹干待用;
⑤成型:将水淬玻璃颗粒放入球磨机中,研磨成粒度小于0.074mm的玻璃粉末,并将研磨后的玻璃粉末装入模具中,压制成型,成型压力为1500~2000N;
⑥烧结与晶化:将压制成型的玻璃粉末置于高温炉内,以5~30℃/min的升温速率升温到800~1000℃,恒温烧结100~240min,然后以5~30℃/min的升温速率升温到850~1120℃,恒温析晶100~240min,最后空冷至室温,经打磨、抛光制成微晶玻璃。
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