CN101037298A - 综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，属于建筑材料制造领域。本发明工艺简单、可靠、稳定，成本低廉，能工业化生产。将温度为1450～1500℃黄磷熔融炉渣，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析；使物料组分符合SiO2 50～60、Al2O3 6～7、CaO 22～30、K2O+Na2O 3～9，然后将含硅、铝、钠的原料加入熔融炉中；熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清后成型，然后再进行核化、晶化处理，经退火、切割研磨后得成品。

Description

综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法
技术领域
本发明属于建筑材料制造领域，具体来说涉及用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法。
背景技术
微晶玻璃(Glass-ceramic)，也称作为玻璃陶瓷，在20世纪50年代末期首次研制成功，是由加有成核剂(个别可不加)的特定组成的基础玻璃，经控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料，即在非晶态的玻璃内均匀分布着大量(体积百分比约占95-98％)的随机取向的微小陶瓷晶体(通常小于10μm)。微晶玻璃不仅具有高致密性、低吸水性，而且具有较低的热膨胀系数、较高的机械强度，可广泛用于建筑、生物、化工、机械等领域。
目前已有许多研究人员开发采用粉煤灰、黄磷炉渣、冶炼炉渣(钢渣、铁渣、铬渣、镍渣)等为主要原料生产微晶玻璃装饰板的技术，为工业废弃物资源化利用工作提供了有力支撑。熔融态的工业炉渣的温度一般有1500℃左右，含有大量的热量，但由于高温炉渣出渣不是连续的，一次渣量比较大，出渣时间短，渣的组成在一定范围内波动，不能满足微晶玻璃连续化生产以及精确配料的要求。所以通常采用工业废渣生产微晶玻璃时不能有效利用液态炉渣的显热，需要耗费大量的热能用于废渣的再次融化过程，造成工业废渣生产微晶玻璃的主要成本一直居高不下，接近250元/m2，其中能耗占了200元/m2。中国专利申请号91102237.6，公开了一种“工业熔融炉渣直接制造矿渣微晶玻璃”，提出了直接利用工业生产中如黄磷炉渣、旋风炉增钙渣和冶金高温炉渣等熔融炉渣的方法：熔渣不经水淬，加入一定量的含有氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁和氧化钠的原料及晶核剂，经过熔融、均化、成型、微晶化及退火等工序而制成产品。据称用该方法制造矿渣微晶玻璃，其热耗只有冷配料法制造矿渣微晶玻璃的40％左右，只有普通硅酸盐玻璃生产热耗的20～30％。本领域的技术人员都清楚熔融炉渣所含显热是不足以熔解后添加的氧化硅、氧化铝、氧化钙等原料的，该申请却未说明如何解决此问题。中国专利申请号01144185.2，公开了一种“利用电厂液态渣制备微晶玻璃的工艺方法”，也提到直接利用电厂的熔融液态渣，经保温、澄清，压延成型及微晶化处理获得微晶玻璃制品。不过未提及液态渣成分变动时如何添加配料以及所添加配料的熔融问题。因而这两个技术方案都是不完整的，不能工业化生产。
黄磷的生产是一个高能耗、高污染的工艺过程，每生产一吨黄磷要排出8～10吨废渣，温度达1400～1500℃，该渣属于高钙高硅渣，主要化学成分为SiO2、CaO及少量的Al2O3，均为生产微晶玻璃基础玻璃所需引入的主要化学成分；同时产生2400～2800Nm3尾气，其主要成分为＞85％的CO以及约5％的H2、CH4，热值约11MJ/Nm3。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种工艺简单、可靠、稳定，成本低廉，能工业化生产的综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法。
本发明的综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，包括如下步骤：
(1)将温度为1450～1500℃黄磷熔融炉渣，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析；根据快速分析结果，计算出含硅、铝、钠+钾原料的添加量，使物料组分符合SiO2-Al2O3-CaO-K2O+Na2O微晶玻璃组成的要求，即：SiO2 50～60、Al2O3 6～7、CaO 22～30、K2O+Na2O 3～9，然后将含硅、铝、钠+钾的原料加入熔融炉中；
(2)熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；
(3)控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清；
(4)成型，在780～800℃下保温2h，进行成核处理；然后升温，在900～950℃下保温2h，进行晶化处理，经退火、切割研磨后得成品
上述综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，其中含硅、铝、钠的原料包括石英砂、钾长石、钠长石、霞石、碳酸钠等。
上述综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，其中成型方式为直接压延成型、注模成型或通过水淬、干燥筛分后烧结成型。
本发明与现有技术相比，由上述方案可知，首先将熔融态的黄磷炉渣倒入一熔融炉中，同时进行炉前取样快速分析，炉顶有序排列的喷嘴将净化后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内物料温度在1450℃，根据快速分析的结果，加入计算量的含硅、铝、钠原料，使物料组分符合SiO2-Al2O3-CaO-K2O+Na2O统微晶玻璃组成的要求，即：SiO2 50～60、Al2O3 6～7、CaO 22～30、K2O+Na2O 3～9，然后将含硅、铝、钠的原料加入熔融炉中；熔融、均化澄清后成型，然后再进行核化、晶化处理，经退火、切割研磨后得成品，其工序简单、可靠、稳定。以传统的碎粒烧结法为例，熔融均化能耗(重油)达8.5～10.5MJ/kg，核化、晶化过程能耗(液化石油气)达9.5～11.5MJ/kg，即1t微晶玻璃的综合能耗约20000MJ；如果一套配料使用60％的黄磷熔融炉渣，则可节约熔融均化能耗约6000MJ，同时黄磷尾气提供约1600MJ的热能，合计可节约38％的能耗。，由于黄磷炉渣中含有2％左右的P2O5，具有成核剂的作用，不需另加成核剂。本发明充分利用了黄磷熔融炉渣的显热以及副产的黄磷尾气，可有效降低微晶玻璃的生产能耗。从而大幅度降低微晶玻璃的成本。
具体实施方式
实施例1
综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，包括如下步骤：
(1)将温度为1480℃的黄磷熔融炉渣1200kg，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析，分析结果为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO
  含量   37.79   4.63   47.85
根据快速分析结果，经计算后，称取石英砂(SiO2 98.9％)350kg、钾长石(SiO2 64.8％、Al2O3 18.4％、K2O 14.9％)400kg、碳酸钠(Na2O 58.48％)50kg加入熔融炉中，使熔融炉中物料组分为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO   K2O+Na2O
  含量   52.94   6.46   28.71   4.44
(2)熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；
(3)控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清；
(4)直接压延成型，在780～800℃下保温2h，进行成核处理；然后升温，在900～950℃下保温2h，进行晶化处理，经退火、切割研磨后得成品。
实施例2
(1)将温度为1460℃黄磷熔融炉渣1200kg，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析，分析结果为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO
  含量   40.27   6.32   45.69
根据快速分析结果，经计算后，称取石英砂(SiO2 98.9％)250kg、钠长石(SiO2 68.8％、Al2O3 19.5％、Na2O 11.8％)500kg、碳酸钠(Na2O 58.48％)50kg加入熔融炉中，使熔融炉中物料组分为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO   K2O+Na2O
  含量   53.72   8.67   27.41   4.41
(2)熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；
(3)控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清；
(4)注模成型，在780～800℃下保温2h，进行成核处理；然后升温，在900～950℃下保温2h，进行晶化处理，经退火、切割研磨后得成品。
实施例3
(1)将温度为1460℃黄磷熔融炉渣1200kg，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析，分析结果为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO
  含量   36.42   4.37   49.01
根据快速分析结果，经计算后，称取石英砂(SiO2 98.9％)360kg、霞石(SiO2 55.59％、Al2O3 19.46％、CaO 2.26％、Na2O+K2O 14.06％)390kg、碳酸钠(Na2O 58.48％)50kg加入熔融炉中，使熔融炉中物料组分为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO   K2O+Na2O
  含量   50.49   6.42   29.85   4.20
(2)熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；
(3)控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清；
(4)通过水淬、干燥筛分后烧结成型，在780～800℃下保温2h，进行成核处理；然后升温，在900～950℃下保温2h，进行晶化处理，经退火、切割研磨后得成品。
实施例4
综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，包括如下步骤：
(1)将温度为1450℃黄磷熔融炉渣1200kg，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析，分析结果为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO
  含量   35.01   5.43   43.65
根据快速分析结果，经计算后，称取石英砂(SiO2 98.9％)300kg、钾长石(SiO2 64.8％ Al2O3 18.4％、K2O 16.9％、)450kg、霞石(SiO2 55.59％、Al2O3 19.46％、CaO 2.26％、Na2O+K2O 14.06％)50kg加入熔融炉中，使熔融炉中物料组分为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO   K2O+Na2O
  含量   51.81   7.88   26.25   4.04
(2)熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；
(3)控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清；
(4)直接压延成型，在780～800℃下保温2h，进行成核处理；然后升温，在900～950℃下保温2h，进行晶化处理，经退火、切割研磨后得成品。
实施例5
(1)将温度为1500℃黄磷熔融炉渣1200kg，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析，分析结果为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO
  含量   38.92   3.69   48.37
根据快速分析结果，经计算后，称取石英砂(SiO2 98.9％)270kg、钠长石(SiO2 68.8％、Al2O3 19.5％、Na2O 11.8％)40kg、霞石(SiO2 55.59％、Al2O3 19.46％、CaO 2.26％、Na2O+K2O 14.06％)490kg加入熔融炉中，使熔融炉中物料组分为：
  组分   SiO2   Al2O3   CaO   K2O+Na2O
  含量   51.70   7.37   29.58   3.68
(2)熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；
(3)控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清；
(4)通过水淬、干燥筛分后烧结成型，在780～800℃下保温2h，进行成核处理；然后升温，在900～950℃下保温2h，进行晶化处理，经退火、切割研磨后得成品。

Claims (3)

1、一种综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，包括如下步骤：
(1)将温度为1450～1500℃黄磷熔融炉渣，加入熔融炉中，同时进行炉前快速分析；根据快速分析结果，计算出含硅、铝、钠原料添加量，使物料组分符合SiO2 50～60、Al2O3 6～7、CaO 22～30、K2O+Na2O 3～9，然后将含硅、铝、钠的原料加入熔融炉中；
(2)熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃；
(3)控制炉内温度1450℃，保温2h，使所有物料熔融、均化、澄清；
(4)成型，在780～800℃下保温2h，进行成核处理；然后升温，在900～950℃下保温2h，进行晶化处理，经退火、切割研磨后得成品。
2、如权利要求1所述的综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，其中含硅、铝、钠的原料包括石英砂、长石、钾长石、钠长石、霞石、碳酸钠、硅酸钠。
3、如权利要求1或2所述的综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法，其中成型为直接压延成型、注模成型或通过水淬、干燥筛分后烧结成型。
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Open date: 20070919