CN101007708A - 利用熔融法制备矿渣微晶玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种矿渣微晶玻璃,按重量百分比计的化学组成为:SiO2 39~67%,Al2O3 5~16%,CaO 4~11%,MgO 5~32%,T.Fe 6~13%,B2O3 0.1~0.7%,Na2O 0.3~1.2%,Cr2O3 0.1%~1%。该矿渣微晶玻璃是以粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3为原料,利用熔融法制备而成,工艺步骤包括配料、混料、熔制、成型、核化与晶化。所制备的微晶玻璃显微硬度8~10Hv(0.98N),抗折强度160~194MPa,表观体积密度为2.9~3.4g.cm-3,耐酸性97~99%,耐碱性99~100%,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。
Description
技术领域
本发明涉及工业废弃物的综合利用,具体涉及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。中国专利申请ZL200510046233.6公开了以铁尾矿、粉煤灰和硼泥为原料利用烧结法工艺制备矿渣微晶玻璃,虽然不外加晶核剂,但微晶玻璃在烧结后存在一定的气孔缺陷,致密性较差。
发明内容
针对硼泥、铁尾矿和粉煤灰处理利用的现状,本发明提供一种以粉煤灰、铁尾矿和硼泥为主要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,此外添加Cr2O3工业原料,以熔融法制备而成。
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%;添加Cr2O3按照重量比计占粉煤灰、铁尾矿和硼泥总量的0.1%~1%。
2、混料:采用球磨混合的方法,将粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3混合,混料时间为60~240min;
3、熔制:将上述混好的物料放入高温炉中进行熔制,熔化温度为1400~1600℃,保温时间为60~240min;
4、成型:将上述熔融后的玻璃液到入模具中成型;
5、核化与晶化:将成型后的玻璃置于高温炉内,在700~800℃核化20~120min,然后以5~30℃/min的升温速率升温到850~1120℃,恒温析晶30~240min,最后在500~700℃下退火30~240min,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:SiO2:39~67%,Al2O3:5~16%,CaO:4~11%,MgO:5~32%,T.Fe:6~13%,B2O3:0.1~0.7%,Na2O:0.3~1.2%,Cr2O3:0.1%~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8~10Hv(0.98N),抗折强度160~194MPa,表观体积密度为2.9~3.4g.cm-3,耐酸性97~99%,耐碱性99~100%,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、避免资源的浪费和减少制备微晶玻璃时原料的开采。
具体实施方式
以下是实施例采用的原料化学组成的分析结果:
表1实施例采用的粉煤灰、铁尾矿和硼泥的化学成分
成分 | SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | Fe2O3 | Na2O | B2O3 | 灰分及其它 |
鞍山齐大山铁尾矿 | 71~79 | 1~4 | 0.2~1 | 1~3 | 13~17 | 0.1~0.5 | - | 6~10 |
辽阳热电厂粉煤灰 | 43~47 | 15~19 | 13~17 | 1~3 | 4~8 | 0.5~1 | - | 10~15 |
辽阳冶建化工厂硼泥 | 25~29 | 1~3 | 1~3 | 38~42 | 3~7 | 0.5~2 | 0.5~2 | 20~24 |
实施例1
工艺步骤如下。
1、配料:按重量比配料,粉煤灰:40%,硼泥:40%,铁尾矿:20%;添加Cr2O3按照重量比计占粉煤灰、铁尾矿和硼泥总量的0.5%。
2、混料:采用球磨混合的方法,将粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3混合(其中粉煤灰、铁尾矿和硼泥的具体化学成分如表2),混料时间为150min;
3、熔制:将上述混好的物料放入高温炉中进行熔制,熔化温度为1500℃,保温时间为150min;
4、成型:将上述熔融后的玻璃液到入模具中成型;
5、核化与晶化:将成型后的玻璃置于高温炉内,在750℃核化60min,然后以20℃/min的升温速率升温到980℃,恒温析晶150min,最后在600℃下退火150min,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:SiO2:53%,Al2O3:12%,CaO:8%,·MgO:15%,Fe2O3:11%,B2O3:0.2%,Na2O:0.3%,Cr2O3:0.5%。所制备的微晶玻璃显微硬度9,抗折强度174MPa,表观体积密度为3.1g.cm-3,耐酸性98.2%,耐碱性99.6%。
表2实施例1粉煤灰、铁尾矿和硼泥的化学成分
成分 | SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | Fe2O3 | Na2O | B2O3 | 灰分及其它 |
鞍山齐大山铁尾矿 | 75.10 | 1.68 | 0.52 | 1.53 | 11.22 | 0.25 | - | 9.70 |
辽阳热电厂粉煤灰 | 46.93 | 17.39 | 15.97 | 1.57 | 3.21 | 0.85 | - | 12.74 |
辽阳冶建化工厂硼泥 | 27.53 | 1.94 | 1.67 | 40.04 | 4.60 | 0.96 | 0.73 | 22.11 |
实施例2
工艺步骤如下。
1、配料:按重量比配料,粉煤灰:60%,硼泥:20%,铁尾矿:20%;添加Cr2O3按照重量比计占粉煤灰、铁尾矿和硼泥总量的1%(其中粉煤灰、铁尾矿和硼泥的具体化学成分如表3)。
2、混料:采用球磨混合的方法,将粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3混合,混料时间为240min;
3、熔制:将上述混好的物料放入高温炉中进行熔制,熔化温度为1600℃,保温时间为60min;
4、成型:将上述熔融后的玻璃液到入模具中成型;
5、核化与晶化:将成型后的玻璃置于高温炉内,在800℃核化20min,然后以30℃/min的升温速率升温到1120℃,恒温析晶30min,最后在700℃下退火30min,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:SiO2:43%,Al2O3:15%,CaO:10%,MgO:23%,T.Fe:7%,B2O3:0.4%,Na2O:0.6%,Cr2O3:1%。所制备的微晶玻璃显微硬度10,抗折强度193MPa,表观体积密度为3.94g.cm-3,耐酸性99%,耐碱性100%。
表3实施例2粉煤灰、铁尾矿和硼泥的化学成分
成分 | SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | Fe2O3 | Na2O | B2O3 | 灰分及其它 |
鞍山齐大山铁尾矿辽阳热电厂粉煤灰辽阳冶建化工厂硼泥 | 78.2445.1526.97 | 1.5118.621.56 | 0.6416.511.35 | 1.241.1241.86 | 12.043.574.72 | 0.350.940.91 | --1.24 | 6.9814.0921.49 |
实施例3
工艺步骤如下。
1、配料:按重量比配料,粉煤灰:10%,硼泥:30%,铁尾矿:60%;添加Cr2O3按照重量比计占粉煤灰、铁尾矿和硼泥总量的0.1%(其中粉煤灰、铁尾矿和硼泥的具体化学成分如表3)。
2、混料:采用球磨混合的方法,将粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3混合,混料时间为60min;
3、熔制:将上述混好的物料放入高温炉中进行熔制,熔化温度为1400℃,保温时间为240min;
4、成型:将上述熔融后的玻璃液到入模具中成型;
5、核化与晶化:将成型后的玻璃置于高温炉内,在700℃核化120min,然后以5℃/min的升温速率升温到850℃,恒温析晶240min,最后在500℃下退火240min,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:SiO2:45%,Al2O3:9%,CaO:6%,MgO:26%,T.Fe:12%,B2O3:0.7%,Na2O:1.2%,Cr2O3:0.1%。所制备的微晶玻璃显微硬度9.7,抗折强度189MPa,表观体积密度为3.39g.cm-3,耐酸性99%,耐碱性100%。
实施例4
工艺步骤如下。
1、配料:按重量比配料,粉煤灰:10%,硼泥:60%,铁尾矿:30%;添加Cr2O3按照重量比计占粉煤灰、铁尾矿和硼泥总量的0.6%(其中粉煤灰、铁尾矿和硼泥的具体化学成分如表2)。
2、混料:采用球磨混合的方法,将粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3混合,混料时间为200min;
3、熔制:将上述混好的物料放入高温炉中进行熔制,熔化温度为1450℃,保温时间为200min;
4、成型:将上述熔融后的玻璃液到入模具中成型;
5、核化与晶化:将成型后的玻璃置于高温炉内,在780℃核化100min,然后以15℃/min的升温速率升温到900℃,恒温析晶200min,最后在600℃下退火200min,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:SiO2:63%,Al2O3:6%,CaO:9%,MgO:13%,T.Fe:7%,B2O3:0.7%,Na2O:0.7%,Cr2O3:0.6%。所制备的微晶玻璃显微硬度8.3,抗折强度165MPa,表观体积密度为3.0g.cm-3,耐酸性97.9%,耐碱性100%。
Claims (3)
1、一种矿渣微晶玻璃,按重量百分比计的化学组成为:SiO2:39~67%,Al2O3:5~16%,CaO:4~11%,MgO:5~32%,T.Fe:6~13%,B2O3:0.1~0.7%,Na2O:0.3~1.2%,Cr2O3:0.1%~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8~10,抗折强度160~194MPa,表观体积密度为2.9~3.4g.cm-3,耐酸性97~99%,耐碱性99~100%。
3、权利要求1所述的矿渣微晶玻璃的制备方法,其特征在于以粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3为原料,以熔融法制备,工艺步骤为:
①配料,按重量比配料,粉煤灰10%~60%,硼泥20%~60%,铁尾矿10%~60%;添加Cr2O3按照重量比计占粉煤灰、铁尾矿和硼泥总量的0.1%~1%;
②混料,采用球磨混合的方法,将粉煤灰、铁尾矿、硼泥和Cr2O3混合,混料时间为60~240min;
③熔制,将上述混好的物料放入高温炉中进行熔制,熔化温度为1400~1600℃,保温时间为60~240min;
④成型,将上述熔融后的玻璃液到入模具中成型;
⑤核化与晶化,将成型后的玻璃置于高温炉内,在700~800℃核化20~120min,然后以5~30℃/min的升温速率升温到850~1120℃,恒温析晶30~240min,最后在500~700℃下退火30~240min;
最后经打磨、抛光制成微晶玻璃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20070801 |