CN1285528C - 一种矿渣微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种矿渣微晶玻璃及其制备方法 Download PDF

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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

一种矿渣微晶玻璃及其制备方法
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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