CN105948508A - 以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产的微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产的微晶玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产的微晶玻璃及其制备方法。它是以镍铁废渣为主料，以轻烧镁、磷酸二氢钙、钛白粉、花岗石和纯碱为辅料，并按以下质量份的原料采用全电熔压延法进行制备的：45～50份的轻烧镁，8～9份的磷酸二氢钙，13～14份的钛白粉，260～280份的镍铁废渣，80～90份的花岗石，32～38份的纯碱。本发明制备方法制备得到的微晶玻璃增加了相关产品的种类，扩大了生产规模，可满足不同顾客需求，进一步提高市场占有率，进而实现经济效益与技术创新的有机结合；本发明的制备方法镍铁废渣生产微晶玻璃，可以有效的减少镍铁废渣对环境的污染，同时创造一定经济效益。

Description

以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产的微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料及其生产方法，具体涉及一种以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产的微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又具有陶瓷的多晶特征，集中了玻璃和陶瓷的特点，成为一类独特的新型材料。以其机械强度高、硬度大、耐磨性能好、耐腐蚀性强，具有良好的化学稳定性和热稳定性，能适应恶劣的环境，近年来在国际上得到了快速的发展。特别是2012年1月国家工信部公布的《十二五新材料产业发展规划》，将压延微晶玻璃列入重点发展的无机非金属新材料目录，对今后压延微晶玻璃在基础新材料领域的应用有重要指导意义。
据不完全统计，我国矿业固体废弃物累积达70亿吨以上，占地6万多公顷。固体废弃物特别是有害固体废弃物会对环境和人体造成危害，主要表现在污染大气和污染水体。固体废弃物露天堆放，不仅占用大量土地，其所含有害元素成分也会渗入土壤之中，使土壤酸化、碱化，甚至毒化，严重破坏土壤条件，影响动植物生存，最终影响人类健康。
镍铁渣是冶炼镍铁过程中产生的固体废渣，多为镍铁合金冶炼渣，就是这些固体的废渣，如果直接废弃，会严重破坏环境，而科学有效的处理这些镍铁渣，不仅可以减少对环境和人类健康的危害，还可以从中获取丰厚的利润。如何有效利用镍铁渣本身所含的有用化学成分，可解决冶炼渣堆存引发的环境问题，为企业发展循环经济，实现可持续发展提供技术支持，并可创造可观的经济效益。
发明内容
[要解决的技术问题]
本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产的微晶玻璃及其制备方法。
[技术方案]
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，它是以镍铁废渣为主料，以轻烧镁、磷酸二氢钙、钛白粉、花岗石和纯碱为辅料，并按以下质量份的原料采用全电熔压延法进行制备的：
45～50份的轻烧镁，8～9份的磷酸二氢钙，13～14份的钛白粉，260～280份的镍铁废渣，80～90份的花岗石，32～38份的纯碱。
本发明更进一步的技术方案，它包括以下步骤：
(1)将轻烧镁、磷酸二氢钙、钛白粉、镍铁废渣、花岗石和纯碱按比例称量好后送至混合机混合，然后加入原料总质量计2％的水，混合3～5min，得到混合料；然后将混合料送至全电熔窑中，在1350～1500℃下熔化后，再在1400～1450℃下澄清和均化；所述熔化、澄清和均化的总时间为7～9h；
(2)将澄清、均化好的混合料经流液洞、上升道进入料道，并控制温度为1250～1300℃；经料道降温后，进入压延机在成形温度为1150～1250℃的条件下进行压延成形；
(3)成形的玻璃带经传送辊道进入，退火窑退火；控制进入退火窑的温度为650～800℃，然后在680～750℃下保温10～20min后，以3～5℃/min的降温速度降至580～620℃，再以7～12℃/min的降温速度降至300℃，最后经40～60min冷却至40℃出窑；然后进入冷锻切割工序；
(4)经冷端切割后，将检测合格的退火板由过渡辊台送至晶化窑中，首先经30～90min升温至600～720℃并保温30～90min进行核化，然后经30～90min升温至820～920℃并保温30～120min进行晶化，最后经60～120min降至40℃出窑，完成晶化过程；
(5)晶化过程完成后，将检测合格的晶化板进行表面加工，然后入库保存。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述将混合料送至全电熔窑是在红外线液面仪的控制下，采用自动加料机将混合料加入全电熔窑中。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述全电熔窑包括为主熔化池、流液洞、上升道和料道；所述混合料的熔化、澄清和均化均在主熔化池中进行。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(2)中，所述压延成形是采用玻璃压延机进行压延成形的。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(5)中，所述表面加工包括打磨和抛光。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(5)中，所述表面加工的工具为全自动磨机。
上述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法制备得到的微晶玻璃，其该微晶玻璃的抗压强度为200～300MPa，抗弯强度为40～80MPa，密度为2.6～2.7g/cm3，莫氏硬度为6～7级，吸水率＜0.01％，光洁度为90～98。
利用上述制备方法制备得到的微晶玻璃包括以下质量百分比的化学成分：
3～4.5％的Na2O，18～19％的MgO，3～4％的Al2O3，48～57％的SiO2，0.8～1％的P2O5，2～2.5％的TiO2，6～8％的CaO，2.5～3.2％的Fe2O3，0.5～0.8％的K2O。
下面将详细地说明本发明。
镍铁废渣中含有SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及Fe、Ni、Cr等金属元素。其化学组分有利于微晶玻璃配比，其中含有的金属元素及微量元素可以作为微晶玻璃的晶核剂，不需或者需要加入少量晶核剂即可生产微晶玻璃。利用固体废弃物生产微晶玻璃，可以有效的减少固体废弃物对环境的污染，同时创造一定经济效益。本发明制备得到的微晶玻璃还包括如锰、镍、铜、镉和锡等微量的元素。其中，本发明的原料轻烧镁提供MgO，磷酸二氢钙提供P2O5和CaO，钛白粉提供TiO2，纯碱提供Na2O，花岗石提供SiO2。
现有技术中，镍铁废渣的利用主要是提取有用的元素后再利用，并且由于镍铁废渣中含镁橄榄石，硬度大，因此需要球磨且难以磨细。而本申请采用的全电熔压延法可以有效地解决上述问题，不是要额外提取镍铁废渣的有用元素，直接对镍铁废渣进行利用，并根据通过调整原料的比例，获得抗压强度为200～300MPa，抗弯强度为40～80MPa，密度为2.6～2.7g/cm3，莫氏硬度为6～7级，吸水率＜0.01％，光洁度为90～98，且耐酸碱，放射性检测符合国家A类检测标准的微晶玻璃。本发明每条生产线上采用两台玻璃压延机，可以一用一备。并且本发明的成形玻璃带的厚度、宽度可根据生产要求进行调节。冷端切割工序亦按设定要求或客户妖气逇长度进行裁切。本发明中检测合格是指该微晶玻璃板符合后期生产应用的规格，符合产品的标准。
[有益效果]
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明制备方法制备得到的微晶玻璃增加了相关产品的种类，扩大了生产规模，可满足不同顾客需求，进一步提高市场占有率，进而实现经济效益与技术创新的有机结合；
此外，本发明的制备方法实现更多种类的工业废弃物的综合利用，发展了循环经济，并尽量使可资源化利用的原料，实现“变废为宝”，减少环境污染和土地占用。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
本发明的配方设计如表1所示：
表1为本发明微晶玻璃的主要化学成分设计
本发明以镍铁废渣为主要原料，以轻烧镁、磷酸二氢钙、钛白粉、花岗石和纯碱为辅料进行制备的，并且所有材料均可在采购，镍铁废渣的化学成分较为稳定，生产成本交底。其中，各原料化学成分如表2所示。
表2为各原料的质量百分含量
实施例1：
一种微晶玻璃的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将49.7kg轻烧镁、8.6kg磷酸二氢钙、13.3kg钛白粉、263.6kg镍铁废渣、89kg花岗石和36.7kg纯碱称量好后送至混合机混合，然后加入原料总质量计2％的水，混合3～5min，得到混合料；然后将混合料送至全电熔窑中，在1400℃下熔化后，再在1400～1450℃下澄清和均化；所述熔化、澄清和均化的总时间为8h；
(2)将澄清、均化好的混合料经流液洞、上升道进入料道，并控制温度为1250～1300℃；经料道降温后，进入压延机在成形温度为1150℃的条件下进行压延成形；
(3)成形的玻璃带经传送辊道进入，退火窑退火；控制进入退火窑的温度为700℃，然后在650℃下保温15min后，以3℃/min的降温速度降至580℃，再以9℃/min的降温速度降至300℃，最后经60min冷却至40℃出窑；然后进入冷锻切割工序；
(4)经冷端切割后，将检测合格的退火板由过渡辊台送至晶化窑中，首先经60min升温至680℃并保温60min进行核化，然后经45min升温至880℃并保温100min进行晶化，最后经120min降至40℃出窑，完成晶化过程；
(5)晶化过程完成后，将检测合格的晶化板进行表面加工，得到微晶玻璃成品，然后入库保存。
本实施例制备得到的微晶玻璃化学含量为4.45％的Na2O，18.6％的MgO，4％的Al2O3，57％的SiO2，0.98％的P2O5，2.46％的TiO2，7.64％的CaO，3.05％的Fe2O3，0.7％的K2O。本实施例的微晶玻璃抗压强度为300MPa，抗弯强度为70MPa，密度为2.6g/cm3，莫氏硬度为7级，吸水率＜0.01％，光洁度为95，且耐酸碱，放射性检测符合国家A类检测标准的微晶玻璃。
实施例2
一种微晶玻璃的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将45.9kg轻烧镁、8.6kg磷酸二氢钙、13.2kg钛白粉、278.1kg镍铁废渣、80.8kg花岗石和32.8kg纯碱称量好后送至混合机混合，然后加入原料总质量计2％的水，混合5min，得到混合料；然后将混合料送至全电熔窑中，在1400℃下熔化后，再在1400～1450℃下澄清和均化；所述熔化、澄清和均化的总时间为8h；
(2)将澄清、均化好的混合料经流液洞、上升道进入料道，并控制温度为1250～1300℃；经料道降温后，进入压延机在成形温度为1150℃的条件下进行压延成形；
(3)成形的玻璃带经传送辊道进入，退火窑退火；控制进入退火窑的温度为700℃，然后在650℃下保温15min后，以3℃/min的降温速度降至580℃，再以9℃/min的降温速度降至300℃，最后经60min冷却至40℃出窑；然后进入冷锻切割工序；
(4)经冷端切割后，将检测合格的退火板由过渡辊台送至晶化窑中，首先经60min升温至700℃并保温60min进行核化，然后经45min升温至900℃并保温100min进行晶化，最后经120min降至40℃出窑，完成晶化过程；
(5)晶化过程完成后，将检测合格的晶化板进行表面加工，得到微晶玻璃成品，然后入库保存。
本实施例制备得到的微晶玻璃化学成分含量为4.43％的Na2O，18.52％的MgO，3.98％的Al2O3，56.85％的SiO2，0.85％的P2O5，2.43％的TiO2，8％的CaO，3.12％的Fe2O3，0.76％的K2O。本实施例制备得到的微晶玻璃其抗压强度为250MPa，抗弯强度为50MPa，密度为2.7g/cm3，莫氏硬度为6级，吸水率＜0.01％，光洁度为98，且耐酸碱，放射性检测符合国家A类检测标准的微晶玻璃。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (8)

1.一种以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，其特征在于它是以镍铁废渣为主料，以轻烧镁、磷酸二氢钙、钛白粉、花岗石和纯碱为辅料，并按以下质量份的原料采用全电熔压延法进行制备的：
45～50份的轻烧镁，8～9份的磷酸二氢钙，13～14份的钛白粉，260～280份的镍铁废渣，80～90份的花岗石，32～38份的纯碱。
2.根据权利要求1所述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将轻烧镁、磷酸二氢钙、钛白粉、镍铁废渣、花岗石和纯碱按比例称量好后送至混合机混合，然后加入原料总质量计2％的水，混合3～5min，得到混合料；然后将混合料送至全电熔窑中，在1350～1500℃下熔化后，再在1400～1450℃下澄清和均化；所述熔化、澄清和均化的总时间为7～9h；
(2)将澄清、均化好的混合料经流液洞、上升道进入料道，并控制温度为1250～1300℃；经料道降温后，进入压延机在成形温度为1150～1250℃的条件下进行压延成形；
(3)成形的玻璃带经传送辊道进入，退火窑退火；控制进入退火窑的温度为650～800℃，然后在680～750℃下保温10～20min后，以3～5℃/min的降温速度降至580～620℃，再以7～12℃/min的降温速度降至300℃，最后经40～60min冷却至40℃出窑；然后进入冷锻切割工序；
(4)经冷端切割后，将检测合格的退火板由过渡辊台送至晶化窑中，首先经30～90min升温至600～720℃并保温30～90min进行核化，然后经30～90min升温至820～920℃并保温30～120min进行晶化，最后经60～120min降至40℃出窑，完成晶化过程；
(5)晶化过程完成后，将检测合格的晶化板进行表面加工，然后入库保存。
3.根据权利要求2所述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，其特征在于在步骤(1)中，所述将混合料送至全电熔窑是在红外线液面仪的控制下，采用自动加料机将混合料加入全电熔窑中。
4.根据权利要求2所述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，其特征在于在步骤(1)中，所述全电熔窑包括为主熔化池、流液洞、上升道和料道；所述混合料的熔化、澄清和均化均在主熔化池中进行。
5.根据权利要求2所述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，其特征在于在步骤(2)中，所述压延成形是采用玻璃压延机进行压延成形的。
6.根据权利要求2所述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，其特征在于在步骤(5)中，所述表面加工包括打磨和抛光。
7.根据权利要求6所述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法生产微晶玻璃的制备方法，其特征在于在步骤(5)中，所述表面加工的工具为全自动磨机。
8.根据权利要求1～7任一项所述的以镍铁废渣为原料采用全电熔压延法制备得到的微晶玻璃，其特征在于该微晶玻璃的抗压强度为200～300MPa，抗弯强度为40～80MPa，密度为2.6～2.7g/cm3，莫氏硬度为6～7级，吸水率＜0.01％，光洁度为90～98。
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