CN101314521A - 一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法，其方法是在液体排渣炉中添加能够满足微晶玻璃要求的外加原料，在排渣炉中将熔制好的熔体进行水淬、分级和烘干，选择一定尺寸的水淬玻璃体进行装模、再按常规方法烧结、晶化、退火、研磨、抛光、切割，最终获得烧结型微晶玻璃。通过向煤灰熔渣中添加氧化物原料，满足微晶玻璃的化学组成，充分利用了液体熔渣，节约了制备微晶玻璃的原料；在锅炉熔渣池内进行熔制微晶玻璃，充分利用了液体熔渣的物理显热，减少了微晶玻璃昂贵的熔化设备投资，实现一炉多用，具有工艺简单，成本低，废弃物利用率高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃烧结的方法，具体涉及无机非金属建筑材料的一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法。
背景技术
众所周知，建筑微晶玻璃是优良的建筑材料。生产建筑微晶玻璃的方法有整体析晶法和烧结法。建筑微晶玻璃的原料来源丰富，可以是矿物原料也可以是工业废弃物。利用工业废弃物生产微晶玻璃早在上个世纪五六十年代就已经有了成熟的整体析晶法工艺。为了克服整体析晶法存在的工艺问题，上个世纪七八十年代出现烧结法微晶玻璃。
由于建筑微晶玻璃制造领域属于高能耗行业，所以产品成本高是这类材料不能大面积使用的主要原因。建筑微晶玻璃成本高的工艺因素主要是原材料及其加工制备费用和原料的熔制能耗费用。为了降低成本，采用工业矿渣为主要原料的建筑微晶玻璃制造已经有很多专利，但是如何降低原料的熔制能耗费用的专利较少。申请号：01144185.2利用电厂液态渣制备微晶玻璃的方法是直接将液态渣水淬后磨细，按照陶瓷工艺成型，最后烧结晶化处理得到微晶玻璃，这种方法更像是陶瓷生产技术，属于粉末微晶玻璃制造的范畴。众所周知，微晶玻璃的制造需要特定的化学组成，电厂液态渣的化学组成往往不能够满足微晶玻璃对化学成分的要求，因此上述专利在实际中很难实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，成本低，能耗低，降低生产设备成本，利用废弃物生产烧结型建筑微晶玻璃的一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法，按下述步骤进行：
(1)、首先对火电厂液体排渣炉内的灰渣进行化学成分分析，在电厂现有粉煤灰化学成分含量的基础上，与微晶玻璃的化学成分进行对比，以微晶玻璃的化学成分含量为准，对液体排渣化学成分遵照缺啥补啥、其含量缺多少补多少的原则，将所缺的化学成分通过炉外增加方式添加进去，向液体排渣锅炉内至少添加含有一种氧化物原料，按重量比使得最终液体熔渣添加的化学成分必须满足下述化学成分的要求：
50-65％的SiO2；5-15％的Al2O3；0-9％的Fe2O3；10-25％的CaO+MgO；1-10％的Na2O+K2O；1-8％的ZnO+BaO；
(2)、将所述至少含有一种氧化物原料，通过设在液体排渣锅炉壁上的加料口加入锅炉内的液体溶渣池中，所述氧化物原料是指纯度为98％的氧化锌、纯度为98％的石英粉、纯度为54％的硫酸钡，纯度为98％的纯碱或其他所缺化学成分；
(3)、加入外加原料后微晶玻璃在熔渣池内熔化至少20分钟以上，熔渣池内温度为1500℃-1700℃；
(4)、在熔渣过程中，为了保证熔化质量，提高熔渣的化学均匀性，在熔渣过程中，对溶渣池进行机械搅拌，所用搅拌设备为水平往复式水冷搅拌器；
(5)、将熔制好的熔渣从液体排渣炉中放出水淬，为了避免未熔化好的浮渣流出，在熔渣池出口渣液上设置水冷式浮渣阻挡装置，使得未熔化好的浮渣留在炉内继续熔化；
(6)、对水淬后的玻璃质熔渣进行分级和在105℃烘干，选择0.5mm-6mm粒径熔渣进行装模和铺料，然后用现有烧结微晶玻璃工艺进行烧结、晶化、退火；
(7)、对退火后的微晶玻璃毛坯进行研磨、抛光、切割，最终获得成品。
所述制备烧结型微晶玻璃熔化是在电厂粉煤灰液体排渣炉中进行的，微晶玻璃的成分通过添加外加氧化物原料进行调整。
所述的氧化物原料是通过设在液体排渣锅炉壁上的加料口加入到锅炉内的液体溶渣池中，微晶玻璃的原料实行间歇式熔化制度，确保原料在熔渣池中的停留时间。
所述的氧化物原料是通过加料机加入，其加料机为斜毯式加料机或者悬挂式加料机。
为了降低微晶玻璃的熔化能耗，节约原材料，充分利用电厂锅炉的液态渣，本发明是利用电厂液态渣锅炉熔制烧结型微晶玻璃所用的玻璃熟料，进而生产烧结型建筑微晶玻璃的新工艺。
由于粉煤灰渣都是以氧化硅和氧化铝为主要成分的硅酸盐，要制备微晶玻璃，完全满足微晶玻璃的化学组成要求的灰渣在实际中是几乎没有的。由于液体排渣炉为了满足排渣的需要，往往在锅炉内添加氧化钙质材料，所以大部分煤灰熔渣的化学成分是属于CaO-Al2O3-SiO2体系。在该系体中要获得微晶玻璃，本发明选择以β-硅灰石或钙长石为主晶相的微晶玻璃组成。
本发明与现技术相比，其有益效果是：
通过向煤灰熔渣中添加氧化物原料，满足微晶玻璃的化学组成，充分利用了液体熔渣，节约了制备微晶玻璃的原料；在锅炉熔渣池内进行熔制微晶玻璃，充分利用了液体熔渣的物理显热，大幅度降低能量消耗，减少了微晶玻璃昂贵的熔化设备投资，实现一炉多用，一举多得，具有工艺简单，成本低，能耗低，废弃物利用率高等特点。
具体实施方式
下面结合实施例对发明内容作进一步说明：
一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法，按下述步骤进行：
(1)、首先对火电厂液体排渣炉内的灰渣进行化学成分分析，在电厂现有粉煤灰化学成分含量的基础上，与微晶玻璃的化学成分进行对比，以微晶玻璃的化学成分含量为准，对液体排渣化学成分遵照缺啥补啥、其含量缺多少补多少的原则，将所缺的化学成分通过炉外增加方式添加进去，向液体排渣锅炉内至少添加含有一种氧化物原料，按重量比使得最终液体熔渣添加的化学成分必须满足下述化学成分的要求：
50-65％的SiO2；5-15％的Al2O3；0-9％的Fe2O3；10-25％的CaO+MgO；1-10％的Na2O+K2O；1-8％的ZnO+BaO；
(2)、将所述至少含有一种氧化物原料，通过设在液体排渣锅炉壁上的加料口加入锅炉内的液体溶渣池中，所述氧化物原料是指纯度为98％的氧化锌、纯度为98％的石英粉、纯度为54％的硫酸钡，纯度为98％的纯碱或其他所缺化学成分；
(3)、将微晶玻璃原料在溶渣池内熔化至少20分钟以上，熔渣池内温度为1500℃-1700℃，微晶玻璃的原料实行间歇式熔化制度，确保原料在熔渣池中的停留时间。
(4)、在熔渣过程中，为了保证熔化质量，提高熔渣的化学均匀性，在熔渣过程中，对溶渣池进行机械搅拌，所用搅拌设备为玻璃工厂使用的水平往复式水冷搅拌器。
(5)、将熔制好的熔渣从液体排渣炉中放出水淬，为了避免未熔化好的浮渣流出，在熔渣池出口渣液上设置水冷式浮渣阻挡装置，使得未熔化好的浮渣留在炉内继续熔化；
(6)、对水淬后的玻璃质熔渣进行分级和在105℃烘干，选择0.5mm-6mm粒径熔渣进行装模和铺料，然后用现有烧结微晶玻璃工艺进行烧结、晶化、退火；
(7)、对退火后的微晶玻璃毛坯进行研磨、抛光、切割，最终获得成品。
实施例1
某电厂熔渣的原始化学成分为：
| 组成 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | R2O |
| 某电厂熔渣 | 43.92 | 17.32 | 12.81 | 21.46 | 2.01 | 2.0 |
外加原料石英粉成分：SiO2：98％；Al2O3：1.0％；
外加原料氧化锌成分：ZnO：98％
氧化锌，石英粉，粉煤灰熔渣三者按照重量比：1∶15∶30的比例，将氧化锌和石英粉加入溶渣炉，1550℃下熔化40分钟后水淬，获得的玻璃成分为：62％的SiO2；11％的Al2O3；8％的Fe2O3；15％的CaO+MgO；2.3％的ZnO.经过分级和烘干，选择，选择0.5-6mm粒径的玻璃熟料进行装模和铺料，然后烧结、晶化、退火、切割、抛光，最终获得主晶相为硅灰石的烧结型微晶玻璃。
其制备方法按下述步骤进行：
(1)、首先对某电厂熔渣的原始化学成分进行化学成分分析，其分析结果见上表，在电厂现有粉煤灰化学成分含量的基础上，与微晶玻璃的化学成分进行对比，以微晶玻璃的化学成分含量为准，对液体排渣化学成分遵照缺啥补啥、其含量缺多少补多少的原则，将所缺的化学成分通过炉外增加方式添加进去，向液体排渣锅炉内至少添加含有一种氧化物原料，按重量比使得最终液体熔渣添加的化学成分必须满足下述化学成分的要求：
50-65％的SiO2；5-15％的Al2O3；0-9％的Fe2O3；10-25％的CaO+MgO；1-10％的Na2O+K2O；1-8％的ZnO+BaO；
(2)、将所述至少含有一种氧化物原料，通过设在液体排渣锅炉壁上的加料口加入锅炉内的液体溶渣池中，所述氧化物原料是指纯度为98％的氧化锌、纯度为98％的石英粉、纯度为54％的硫酸钡，纯度为98％的纯碱或其他所缺化学成分，其中纯度为98％的石英粉中应含有1％的三氧化二铝；
(3)、将原料在熔渣池内熔化40分钟，熔渣池内温度为1550℃，21.08微晶玻璃的原料实行间歇式熔化制度，确保原料在熔渣池中的停留时间。
(4)、在熔渣过程中，为了保证熔化质量，提高熔渣的化学均匀性，在熔渣过程中，对溶渣池进行机械搅拌，所用搅拌设备为玻璃工厂使用的水平往复式水冷搅拌器。
(5)、将熔制好的熔渣从液体排渣炉中放出水淬，为了避免未熔化好的浮渣流出，在熔渣池出口渣液上设置水冷式浮渣阻挡装置，使得未熔化好的浮渣留在炉内继续熔化；
(6)、对水淬后的玻璃质熔渣进行分级和在105℃烘干，选择0.5mm-6mm粒径的玻璃熟料进行装模和铺料，这里所述的铺料是将玻璃熟料在模具中装满铺平，然后用现有烧结微晶玻璃工艺进行烧结、晶化、退火；
(7)、对退火后的微晶玻璃毛坯进行研磨、抛光、切割，最终获得成品。
实施例2
氧化物原材料同实施例1，氧化锌，石英粉，粉煤灰熔渣三者按照重量比：1∶5∶10的比例，将氧化锌和石英粉加入溶渣炉，1550℃下熔化40分钟后水淬，获得的玻璃成分为：58％的SiO2；11％的Al2O3；8％的Fe2O3；15％的CaO+MgO；5.8％的ZnO.经过分级和烘干及选择，选择0.5-6mm粒径的玻璃熟料进行装模铺料，这里所述的铺料是将玻璃熟料在模具中装满铺平，然后用现有技术烧结普通玻璃工艺进行烧结、晶化、退火；对退火后的微晶玻璃毛坯进行研磨、抛光、切割，最终获得成品，其他步骤同实施例1。
实施例3
某电厂熔渣的原始化学成分为：
| 组成 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | R2O |
| 某电厂熔渣 | 50.6 | 27.1 | 7.1 | 2.8 | 1.2 | 2.0 |
外加原料石英粉成分：纯度为98％的SiO2，其中SiO2中含有1.0％的Al2O3
外加原料石灰成分：其中含有3.64％的SiO2；1.22％的Al2O3；88.56％的CaO；
外加原料硫酸钡粉成分：纯度为54％的BaO；
外加原料纯碱成分：纯度为98％的NaCO3；
石英粉，石灰，硫酸钡，纯碱和熔渣五者按照重量比：1∶1∶4∶8∶10的比例，将外加原料加入溶渣炉，1600℃下熔化30分钟后水淬，获得的玻璃成分为：60％的SiO2；13％的Al2O3；3.2％的Fe2O3；18％的CaO+MgO；2.5％的BaO；3.5％的Na2O。经过分级和烘干，选择0.5-6mm粒径的玻璃熟料进行装模铺料，然后用现有技术烧结普通玻璃工艺进行烧结、晶化、退火；对退火后的微晶玻璃毛坯进行研磨、抛光、切割，最终获得成品，其他步骤同实施例1。
实施例4
氧化物原材料同实施例3，石英粉，石灰，硫酸钡，纯碱和熔渣五者按照重量比：1∶1∶2.5∶3.5∶5的比例，将外加原料加入溶渣炉，1600℃下熔化40分钟后水淬，获得的玻璃成分为：53％的SiO2；13％的Al2O3；3.1％的Fe2O3；21％的CaO+MgO；4.5％的BaO；5.6％的Na2O。经过分级和烘干及选择，选择0.5-6mm粒径的玻璃熟料进行装模铺料，然后用现有技术烧结普通玻璃工艺进行烧结、晶化、退火；对退火后的微晶玻璃毛坯进行研磨、抛光、切割，最终获得成品，其他步骤同实施例1。
Claims (4)
1、一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法，其特征按下述步骤进行：
(1)、首先对火电厂液体排渣炉内的灰渣进行化学成分分析，在电厂现有粉煤灰化学成分含量的基础上，与微晶玻璃的化学成分进行对比，以微晶玻璃的化学成分含量为准，对液体排渣化学成分遵照缺啥补啥、其含量缺多少补多少的原则，将所缺的化学成分通过炉外增加方式添加进去，向液体排渣锅炉内至少添加含有一种氧化物原料，按重量比使得最终液体熔渣添加的化学成分必须满足下述化学成分的要求：
50-65％的SiO2；5-15％的Al2O3；0-9％的Fe2O3；10-25％的CaO+MgO；1-10％的Na2O+K2O；1-8％的ZnO+BaO；
(2)、将所述至少含有一种氧化物原料，通过设在液体排渣锅炉壁上的加料口加入锅炉内的液体溶渣池中，所述氧化物原料是指纯度为98％的氧化锌、纯度为98％的石英粉、纯度为54％的硫酸钡，纯度为98％的纯碱或其他所缺化学成分；
(3)、将微晶玻璃烧结熔剂在溶渣池内熔化至少20分钟以上，熔渣池内温度为1500℃-1700℃；
(4)、在熔渣过程中，对溶渣池进行机械搅拌，所用搅拌设备为水平往复式水冷搅拌器；
(5)、按照常规液体排渣水淬方式将熔制好的熔渣从液体排渣炉中放出水淬，为了避免未熔化好的浮渣流出，在熔渣池出口渣液上设置水冷式浮渣阻挡装置，使得未熔化好的浮渣留在炉内继续熔化；
(6)、对水淬后的玻璃质熔渣进行分级和在105℃烘干，选择0.5mm-6mm粒径熔渣进行装模和铺料，然后用现有技术烧结微晶玻璃工艺进行烧结、晶化、退火；
(7)、对退火后的微晶玻璃毛坯进行研磨、抛光、切割，最终获得成品。
2.根据权利要求1所述的一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法，其特征所述制备烧结型微晶玻璃熔化是在电厂粉煤灰液体排渣炉中进行，微晶玻璃的成分通过添加外加氧化物原料进行调整。
3.根据权利要求1所述的一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法，其特征是所述的氧化物原料是通过设在液体排渣锅炉壁上的加料口加入到锅炉内的液体溶渣池中。
4.根据权利要求1所述的一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结型微晶玻璃的方法，其特征是所述的氧化物原料是通过加料机加入，其加料机为斜毯式加料机或者悬挂式加料机。
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