CN104402225A

CN104402225A - 一种镍渣制备黑色玻璃的工艺

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Publication number: CN104402225A
Application number: CN201410587074.XA
Authority: CN
Inventors: 张雯
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2015-03-11

Abstract

一种镍渣制备黑色玻璃的工艺，以冶镍熔渣(简称镍渣)为主要原料，适当添加高岭土、石英砂、碳酸钠等原料，依据普通玻璃的制备方法，高温熔制而成。与普通黑色玻璃相比，本黑色玻璃的制备不需要使用着色剂，也不需要复杂的配方计算和复杂的热工制度，仅需在镍渣中添加少量的高岭土、石英砂和碳酸钠，采用制备普通玻璃的热工制度，即可以制备出色泽纯正、工艺性能优良、成本低廉的黑色玻璃。该发明充分利用了镍渣中的硅、钙、镍、铁、镁等元素，既固化了冶镍熔渣，使镍渣无害化并变废为宝，又制备出了应用范围广泛品质优良的黑色玻璃。

Description

一种镍渣制备黑色玻璃的工艺

技术领域

本发明属于普通玻璃材料制备领域，涉及一种利用工业废弃物冶镍熔渣(简称镍渣)制备黑色玻璃的制造方法。

背景技术

由红土镍矿提炼镍铁后排放的冶镍熔渣(镍渣)产量很大，该镍渣除了含有较多量的硅、镁、钙元素外，还含有少量的镍铁等重金属杂质。

特殊的冶镍熔渣成分，使镍渣的综合应用比较少，大部分直接堆放或用于铺路材料，存在潜在的环境危害，镍渣的价值也没有得到体现。

镍渣中含有大量的硅钙镁等元素，是构成普通玻璃的主要元素；镍渣中含有的镍、铁等元素，是黑色玻璃着色剂的主要组成元素。

利用镍渣制备黑色玻璃材料，既固化了其中的有害重元素，又开发了新的玻璃原料，提升了镍渣的价值，还能避免潜在的环境危险，增加镍铁企业的经济效益。

黑色玻璃材料是一种重要的装饰玻璃材料，也是一种重要的功能玻璃材料，广泛用于建筑装饰、机械电器面板、电器元件封装、人造饰品等领域。

与普通玻璃材料的制备相比，黑色玻璃的制备，需要根据玻璃的化学成分和制备工艺选择使用不同种类的着色剂和不同的辅助助剂，采用不同的熔制工艺制度，因此黑色玻璃的制备工艺较复杂，成本相对较高。

目前对有色玻璃的研究较多，但是对黑色玻璃的研究相对较少。相关的文献报道，钴镍的混合着色能产生透紫外光的黑色玻璃，采用Co、MnO、Fe₃O₂的混合着色也能产生黑色微晶玻璃，还可以采用Fe₃O₂、Co₂O₃、Ni₂O₃着色剂在CaO-Al₂O₃-SiO₂系玻璃中制作一系列黑色微晶玻璃。

发明内容

本发明针对目前低成本高品质黑色玻璃的需求，采用红土镍矿提炼镍铁后排放的镍渣为主要原料，适当添加高岭土、石英砂、碳酸钠等天然和化工原料，简单机械混合后制成黑色玻璃配合料。将这种配合料装入耐火容器中，采用常规熔制和退火工艺，适当调整熔制温度制度和退火温度制度，即可获得高品质的黑色玻璃材料。

实现本发明所采用的具体技术方案是：

1)、选用红土镍矿提炼镍铁后排放的冶镍熔渣(镍渣)为主要原料，该镍渣的化学成分含量范围见表1，再适当添加高岭土、石英砂和碳酸钠，其中，镍渣的加入量为25-60wt％，高岭土的加入量为10-40wt％，石英砂的加入量为0-40wt％，碳酸钠的加入量为10-20wt％。

2)、按配方分别称量镍渣、高岭土、石英砂和碳酸钠，简单机械混合制成配合料。

3)、将配合料装入耐火容器中，在熔炉中加热熔制，形成黑色玻璃熔体。

4)、上述黑色玻璃熔体的熔制温度制度为，按1-5℃/分钟的升温速度由常温加热到最高熔制温度，最高熔制温度为1350-1550℃，在最高熔制温度保温1-3小时。

5)、将获得的黑色玻璃熔体急冷至成型温度，进行玻璃制品的成型，成型好的玻璃制品在600-800℃保温0.5-3小时进行退火，然后自然冷却至室温，获得黑色玻璃成品。

6)、还可以将获得的黑色玻璃熔体倒入冷水中，急冷形成黑色玻璃颗粒。

表1镍渣平均化学成分含量表

主要创新和特点

依据本发明的方法，可以用镍渣为主要原料，制备出高品质的黑色玻璃。

该高品质黑色玻璃的制备，不需要添加着色剂，也不需要复杂的制备工艺过程，仅需遵循普通玻璃的制备工艺制度，适当添加其他天然和化工原料，适当调整制备工艺条件即可制得。

充分利用了镍渣中的各种元素，仅需少量添加普通的天然原料和化工原料，就可以制备出颜色黑亮、工艺性能优良的低成本黑色玻璃，同时，固化了镍渣中的有害物质，提升了镍渣的价值。

本发明的优点

1)、本发明使用冶镍工业废渣制备黑色玻璃，原料来源丰富，可以有力地保护环境，还能产生良好的经济效益，避免资源浪费。

2)、本黑色玻璃的制造成本低廉。在本黑色玻璃中，价格低廉的工业废弃物镍渣所占的比例达到50％左右，价格低廉的高岭土含量可达40％左右，纯碱的添加量可以低至10％。

3)、直接利用大量的工业废弃物镍渣，避免了含重金属镍的废弃物对环境可能造成的危害，提升了废弃物的价值，变废为宝。

4)、制备工艺简单，依据本发明制备的黑色玻璃不需要添加着色剂，不需要改变玻璃的制备工艺。

具体实施方式

通过以下具体的实施例，对本发明做进一步的说明。

实施例1：

1)、按镍渣12.0克，高岭土5.0克，碳酸钠4.6克，石英砂5.2克的配方，分别称量原料，放入研钵中研磨混合，制成黑色玻璃配合料。

2)、把混合好的配合料放入耐火坩埚，置于高温炉内，以180℃/h的速度升温至1100℃，再以60℃/h的速度升温至1450℃，在1450℃保温2小时，然后将熔制好的玻璃液倒入成型模中压制成玻璃块，将玻璃块在660℃保温0.5小时退火，最后随炉冷却到室温，即可获得黑色玻璃块。

3)、该方法获得的黑色玻璃块，外形规则表面光滑，整体黑亮均匀无开裂。

实施例2：

1)、按镍渣15.0克、高岭土10.4克、碳酸钠4.8克的配方，分别称量原料，放入研钵中研磨混合，制成黑色玻璃配合料。

2)、把混合好的配合料放入耐火坩埚，置于烧结炉内，以180℃/h的速度升温至1100℃，然后以60℃/h的速度升温至1400℃，在1400℃保温3小时，最后将熔体倒入水池中，即可获得黑色玻璃颗粒。

3)、该方法获得的黑色玻璃颗粒，颜色黑亮，结构细腻均匀。

实施例3：

1)、按镍渣10.0克，高岭土4.0克，碳酸钠3.5克，石英砂4.0克的配方，分别称量原料，放入研钵中研磨混合，制成黑色玻璃配合料。

2)、把混合好的配合料放入耐火坩埚，置于烧结炉内，以240℃/h的速度升温至1100℃，然后以60℃/h的速度升温至1500℃，在1500℃保温2小时，最后将熔体倒入水池中，即可获得黑色玻璃颗粒。

Claims

1.一种黑色玻璃材料，其特征在于采用红土镍矿提炼镍铁排放的冶镍熔渣(镍渣)为主要原料，镍渣含量范围为25-60wt％，再适量添加10-40wt％的高岭土，0-40wt％的石英砂和10-20wt％的碳酸钠，简单机械混合后经高温熔制而成。

2.按权利要求1所述的黑色玻璃材料，其特征在于该黑色玻璃材料的熔制工艺制度为，将配合料按1-5℃/分钟的升温速度由常温加热到最高熔制温度，最高熔制温度为1350-1550℃，在最高熔制温度保温1-3小时。

3.按权利要求1所述的黑色玻璃材料，其特征在于该黑色玻璃材料的熔体，可以直接成型成玻璃制品，玻璃制品的退火冷却温度制度为，在600-800℃保温0.5-3小时，然后自然冷却至室温。