CN105601108A - 一种复合尾矿渣微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种复合尾矿渣微晶玻璃及其制备方法。所述复合尾矿渣微晶玻璃的原料组分按重量份数计为：电解锰渣30份～90份，铅锌浮选尾矿5份～20份，石英砂5份～30份，长石0份～20份。本发明以电解锰渣、铅锌浮选尾矿的复合尾矿渣为主要原料制备得到微晶玻璃，不仅可以消除电解锰渣和铅锌浮选尾矿对环境的危害，实现电解锰渣和铅锌浮选尾矿的资源化利用，还可以生产出具有高附加值的微晶玻璃产品，促进电解金属锰行业和铅锌矿采选、加工行业的可持续发展；本发明制成的微晶玻璃具有机械强度高、耐磨性和热稳定性好等优良特性，同时具有玻璃和陶瓷的特性，可用作高档建筑装饰材料。
Description
技术领域
本发明属于工业固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种复合尾矿渣微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃是一种理想的高级内、外墙及地面装饰材料，是由特定组成的基础玻璃经热处理析晶得到的含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料，具有很高的机械强度、良好的耐磨性及耐化学腐蚀性、极低的吸水率和膨胀率以及独特的光学性能等优良性能。传统的微晶玻璃主要用天然矿物原料制备，成本较高，因而以固体废弃物为原料制备微晶玻璃越来越受到人们的关注。
电解锰渣是生产电解金属锰过程中产生的一种工业废渣，每生产1吨金属锰约产生7～9吨的电解锰渣。近年来，电解金属锰行业发展迅猛，全国堆存的电解锰渣达5000万吨以上，并以每年近千万吨的速度增加。目前对电解锰渣的主要处理方式是筑坝湿法堆存，一方面，尾渣露天堆集，占用大量土地资源，增加企业堆置废渣的土地征用和场地处置费用，而且堆放的尾矿库存在潜在的溃坝等安全隐患，威胁到人民群众的安全；另一方面，电解锰渣露天堆集过程中，其中的重金属离子、有毒元素和铵盐等将会随着雨水冲刷渗入到地下水、江河和土壤中，危害周边环境及人和动植物的健康。因此，寻找一种实现电解锰渣资源化综合利用的方法可以有效降低其对环境的污染，提高其经济利用价值。
铅锌浮选尾矿是铅锌矿浮选过程中产生的废渣，目前主要的处理方式为筑坝堆存，不仅占用大量地面资源，还造成生态环境恶化。铅锌尾矿在长期的堆放过程中，不仅在经济上带来巨大损失，还会引发重大的地质与工程灾害，如尾渣库溃坝，给社会带来极大的损失。铅锌尾渣中的铅、锌、铜、镉等重金属在堆放过程中，由于受到外界各种因素和内部相互作用产生了有害气体和酸性水，导致了流失，其中很大一部分随着雨水进入了尾渣库周边的地面水体和地下水，从而使地表水和地下水源受到重金属污染。
目前电解锰渣、铅锌浮选尾矿的资源化综合利用尚处于起步阶段。电解锰渣的应用主要集中在作水泥缓凝剂、制备复合胶凝材料、生产黏土砖类产品以及用于农业化肥等方面，铅锌浮选尾矿的应用主要有作为水泥生产的原料、生产各种免烧砖、制玻璃、充填矿山采空区等，但这些技术中均存在尾矿渣利用率低、产品附加值低等问题，难以大规模推广应用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种复合尾矿渣微晶玻璃及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种复合尾矿渣微晶玻璃，其原料组分按重量份数计为：电解锰渣30份～90份，铅锌浮选尾矿5份～20份，石英砂5份～30份，长石0份～20份。
上述方案中，所用电解锰渣、铅锌浮选尾矿、石英砂、长石的粒度均控制在100目以下。
上述复合尾矿渣微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：
(1)按各组分配比称取原料，混合均匀后，得到玻璃生料；
(2)将玻璃生料在高温下熔融为玻璃液；随后倒入水中淬冷为玻璃颗粒，再将玻璃颗粒烘干、破碎、磨细后过筛，再平铺到耐火模具中成型；
(3)将成型后的玻璃颗粒放入窑炉中进行烧结核化处理，再进行晶化摊平处理；随后冷却至室温，得到微晶玻璃。
上述方案中，所述玻璃生料的粒度不大于100目，含水率不高于5％。
上述方案中，所述玻璃生料熔融的温度为1300～1400℃，熔融时间为1～4h。
上述方案中，所述玻璃颗粒全部过60目～200目的方孔筛。
上述方案中，所述核化处理的工艺为：以5～8℃/min的升温速度升温至760℃～900℃，保温1h～2h。
上述方案中，所述晶化处理的工艺为：以3～5℃/min的升温速度升温至950℃～1100℃，保温1h～2h。
本发明的有益效果如下：(1)本发明以电解锰渣、铅锌浮选尾矿的复合尾矿渣为主要原料制备得到微晶玻璃，复合尾矿渣的综合利用率达到50％～95％，不仅可以消除电解锰渣和铅锌浮选尾矿对环境的危害，实现电解锰渣和铅锌浮选尾矿的资源化利用，还可以生产出具有高附加值的微晶玻璃产品，促进电解金属锰行业和铅锌矿采选、加工行业的可持续发展；(2)本发明通过配料、熔融、水淬、成型、核化及晶化等工艺制备得到复合尾矿渣微晶玻璃，制成的微晶玻璃具有机械强度高、耐磨性和热稳定性好等优良特性，同时具有玻璃和陶瓷的特性，可用作高档建筑装饰材料。
附图说明
图1为本发明所述复合尾矿渣微晶玻璃的XRD图谱。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，电解锰渣、铅锌浮选尾矿、石英砂、长石的粒度均控制在100目以下，混合后的玻璃生料的粒度不大于100目，含水率不高于5％。
实施例1
一种复合尾矿渣微晶玻璃，通过如下方法制备得到：
(1)按各组分配比称取原料：电解锰渣30份，铅锌浮选尾矿20份，石英砂30份，长石20份；混合均匀后，得到玻璃生料；
(2)将玻璃生料在高温下熔融为玻璃液，熔融温度为1350℃，熔融时间为2h；随后倒入水中淬冷为玻璃颗粒，再将玻璃颗粒烘干、破碎、磨细、过60目方孔筛后，平铺到耐火模具中成型，厚度为10～40mm；
(3)将成型后的玻璃颗粒放入窑炉中，以5～8℃/min的升温速度升温至900℃，保温1h进行烧结核化处理，再以3～5℃/min的升温速度升温至1100℃，保温1h进行晶化摊平处理，随炉冷却至室温，得到微晶玻璃。
实施例2
一种复合尾矿渣微晶玻璃，通过如下方法制备得到：
(1)按各组分配比称取原料：电解锰渣60份，铅锌浮选尾矿7份，石英砂20份，长石13份；混合均匀后，得到玻璃生料；
(2)将玻璃生料在高温下熔融为玻璃液，熔融温度为1400℃，熔融时间为1h；随后倒入水中淬冷为玻璃颗粒，再将玻璃颗粒烘干、破碎、磨细、过200目方孔筛后，平铺到耐火模具中成型，厚度为10～40mm；
(3)将成型后的玻璃放入窑炉中，以5～8℃/min的升温速度升温至760℃，保温2h进行烧结核化处理，再以3～5℃/min的升温速度升温至1000℃，保温2h进行晶化摊平处理，自然冷却至室温，得到微晶玻璃。
实施例3
一种复合尾矿渣微晶玻璃，通过如下方法制备得到：
(1)按各组分配比称取原料：电解锰渣90份，铅锌浮选尾矿5份，石英砂5份，长石0份；混合均匀后，得到玻璃生料；
(2)将玻璃生料在高温下熔融为玻璃液，熔融温度为1350℃，熔融时间为2h；随后倒入水中淬冷为玻璃颗粒，再将玻璃颗粒烘干、破碎、磨细、过100目方孔筛后，平铺到耐火模具中成型，厚度为10～40mm；
(3)将成型后的玻璃放入窑炉中，以5～8℃/min的升温速度升温至850℃，保温1h进行烧结核化处理，再以3～5℃/min的升温速度升温至1050℃，保温1h进行晶化摊平处理，自然冷却至室温，得到微晶玻璃。
本发明制备得到的复合尾矿渣微晶玻璃为咖啡色，色泽均匀，表面光滑平整，对所述复合尾矿渣微晶玻璃进行X射线衍射分析、莫氏硬度及抗折强度测试，复合尾矿渣微晶玻璃的XRD图谱见图1，从图1可以看出：本发明制备得到的物质为复合尾矿渣微晶玻璃，该复合尾矿渣微晶玻璃的主要结晶相成分为β-硅灰石(CaSiO3)；微晶玻璃的莫氏硬度为6～7；抗折强度为60～100MPa。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种复合尾矿渣微晶玻璃，其特征在于，其原料组分按重量份数计为：电解锰渣30份~90份，铅锌浮选尾矿5份~20份，石英砂5份~30份，长石0份~20份。
2.根据权利要求1所述的复合尾矿渣微晶玻璃，其特征在于，所述电解锰渣、铅锌浮选尾矿、石英砂和长石的粒度均在100目以下。
3.权利要求1~2任一所述复合尾矿渣微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按各组分配比称取原料，混合均匀后，得到玻璃生料；
（2）将玻璃生料在高温下熔融为玻璃液；随后倒入水中淬冷为玻璃颗粒，将玻璃颗粒烘干、破碎、磨细后过筛，再平铺到耐火模具中成型；
（3）将成型后的玻璃放入窑炉中进行烧结核化处理，再进行晶化摊平处理；随炉冷却至室温，得到微晶玻璃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃颗粒全部过60~200目的方孔筛。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结核化处理的工艺为：以5~8℃/min的升温速度升温至760℃~900℃，保温1h~2h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述晶化摊平处理的工艺为：以3~5℃/min的升温速度升温至950℃~1100℃，保温1h~2h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃生料熔融的温度为1300~1400℃，熔融时间为1~4h。
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| GR01 | Patent grant | ||
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