CN106145686A - 一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃及其制作方法 - Google Patents

一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃及其制作方法。所述的微晶玻璃主要采用铅锌矿企业废弃的铅锌尾矿、电解锰厂废弃的电解锰废渣及废玻璃粉为主要原材料，将经烘干后的铅锌尾矿、电解锰废渣与废玻璃粉按一定比例混合均匀后，添加少量助熔剂，在高温快烧工艺条件下熔制成基础玻璃液，将基础玻璃液水淬、烘干、磨细并筛分，得到基础玻璃粉，将筛分后的基础玻璃粉压制成型，置于瓷舟内，经核化、晶化工序得到微晶玻璃。本发明的原材料全部来自于工业废渣，有利于工业固体废弃物资源的再生利用，并大大减少了其对环境的污染，同时本发明的生产工艺简单，产品质量高，可广泛应用于建筑内、外墙以及室内装饰，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃及其制作 方法
技术领域
本发明属于涉及一种建筑材料，特别涉及一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃及其制作方法。
背景技术
微晶玻璃是一种高级饰面材料，集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天然石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等，是具有发展前途的21世纪的新型材料。众多实验研究表明，在微晶玻璃中加入尾矿成分可以降低熔化温度，节约燃料，还可以改善玻璃的性能，降低成本。生产微晶玻璃所需矿业材料具备MgO、CaO、SiO2、Al2O3等基本成分，利用尾矿生产各种微晶玻璃，不仅能实现资源的有效合理利用并减少尾矿堆积所带来的环境问题，实现经济和社会效益。
我国85％以上的能源和原材料依赖于矿产资源，由于我国矿产中难选矿较多，生产加工技术水平和开发利用率低，矿产资源损失和浪费现象严重，产生尾矿数量庞大。我国铅锌矿产分布广泛，特点是贫矿多、富矿少，结构构造和矿物组成复杂。许多铅锌矿选矿难度高，加工过程中产生大量尾矿。据国土资源部提供的信息，我国现有尾矿库12718座，其中在建尾矿库1526座，占总数的12％，已经闭库的尾矿库1024座，占总数的8％。目前，全国尾矿堆积总量约为80.46亿吨，且每年还以数亿吨的数量增加。我国金属尾矿的综合利用率低于10％，与国外尾矿60％的利用率差距较大，大量尾矿堆放在尾矿库和一些自然场地中，带来资源、环境、安全和土地等诸多问题。尾矿已成为我国工业目前产出量最大、综合利用率最低的大宗固体废弃物。矿山尾矿是一种复合矿物原料，除含少量金属组份外，其主要成分可以分为三类：脉石矿物、铝硅酸盐矿物、钙镁碳酸盐矿物；其化学成份主要以硅、铝、钙、镁、铁等氧化物为主，并伴有少量硫、磷等，其化学成分与建材领域所用原料十分接近。由此可见，根据尾矿废渣资源化处理的现有技术发展水平和趋势，结合尾矿资源特点和未来环保发展要求，研究开发市场前景广阔、尾矿利用量大的高附加值建筑材料，是使矿山尾矿得以有效利用、实现资源化的有效途径。
我国也是电解锰生产大国，电解锰产量占全球总产量97％以上。与此同时，每年排放的主要废渣——电解锰废渣高达600万t以上,估计全国电解锰废渣积存量已超过2000万吨。但是，其利用率却很低。电解锰生产企业须征用大量专用场地存放，既增加了企业土地征用和场地处置等费用，使生产成本增加，又大量消耗土地资源。更为严重的是这些酸浸废渣颗粒细小，且含有一定量的有害元素，若长期存放，一些有害元素通过土层渗透，也将影响地下水资源，污染环境。
综合有关铅锌尾矿、电解锰废渣等固废的现有研究与利用情况来看，我国大多数铅锌矿山资源综合利用工作已经开展，但由于综合利用科研工作深度、广度不够，未形成系统的科学管理体系，缺乏从矿物原料到加工利用各环节的综合利用研究。存在的主要问题有：
①铅锌尾矿利用率不高，产品附加值较低，尾矿综合利用技术攻关投入不足，相关支持政策力度不够等，导致尾矿综合利用发展不平衡。
②利用尾矿生产微晶玻璃是一条尾矿资源利用产业化途径，尾矿利用率大、产品附加值高、经济效益好。从现有研究及应用来看，利用高钙镁型尾矿生产饰面材料已经得到应用，但利用铅锌尾矿、电解锰废渣生产微晶玻璃还未见报道，值得开展深入研究。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用铅锌尾矿、电解锰废渣、废玻璃粉制作的微晶玻璃及其制作方法。
本发明解决上述技术问题的的技术方案是：
一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃，所选原材料按以下质量百分比组成：50％～65％的铅锌尾矿、15％～25％的电解锰废渣、10％～20％的废玻璃粉以及5％～15％的工业碳酸钠。
上述的复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃中，所述铅锌尾矿为脱水、自然风干的铅锌2尾矿；电解锰废渣为脱水、自然风干的电解锰废渣；废玻璃粉为废玻璃经分选、清洗、机械粉磨后形成的废玻璃粉末。
一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃的制作方法，其步骤为：
1)将粉状铅锌尾矿、电解锰废渣、废玻璃粉、工业碳酸钠按比例进行配料，其中各种原材料质量百分比为：铅锌尾矿50％～65％、电解锰废渣15％～25％、废玻璃粉10％～20％、工业碳酸钠5％～15％；
2)将上述配好的物料放入球磨机内混合均匀，并装入刚玉坩埚内；
3)将放有物料的刚玉坩埚置于高温电炉内，进行熔制；以10℃～15℃/min的升温速率煅烧，升温时间控制在60min～90min；煅烧至1400℃，保温2h，关火，得到高温熔融的基础玻璃液；
4)用坩埚钳将上述熔融的基础玻璃液从电炉内取出，迅速倒入水池中水淬，得到水淬玻璃碎粒；
5)将上述玻璃碎粒置于烘箱内烘干，置于球磨机内粉磨后，过0.16mm筛，得到基础玻璃粉末；
6)配制成浓度为0.5％～1％的羧甲基纤维素钠溶液；将羧甲基纤维素钠溶液与步骤5)所述的基础玻璃粉末按重量比为5％～8％共混均匀，采用压力机压制成型，成型压力20MPa～30MPa；
7)将上述压制成型的试件置于涂有玻璃脱模剂的瓷舟内，将瓷舟置于高温电炉内，以5℃～10℃/min的速率升温至950℃时，保温40min～60min，再以5℃～10℃/min的速率升温至1150℃时，保温2h，关火。
本发明的技术效果在于：本发明利用铅锌尾矿、电解锰废渣、废玻璃粉生产微晶玻璃，采用常规烧结法，无需晶核剂，工艺简单，不需要对原材料进行二次破碎、去除表面杂质和细磨等工序，可不经复杂处理，就直接应用于生产，能耗低，效率高。在微晶玻璃生产配料中，掺用大量的铅锌尾矿以提供硅质材料，掺入电解锰渣提供钙质材料，添加适量废玻璃粉作为辅助熔剂。本发明采用高温快烧工艺，有利于固化铅锌尾矿、电解锰废渣中的有害重金属离子，同时也能有效避免电解锰渣因煅烧温度过高或煅烧时间过长而产生气体发泡引起产品变形等问题，铅锌尾矿中所含氧化锌等成分还可以降低熔制温度、节约燃料、改善玻璃的性能、降低成本，生成强度高且又环保的高档微晶玻璃制品，既保护了环境，又使工业固体废弃物得到有效利用。
具体实施方式
实施例1：
1.备料。将铅锌矿厂废弃的铅锌尾矿、电解锰厂废弃的电解锰废渣经脱水、风干后，送至专门的储灰池备用。将废玻璃经鳄式破碎机破碎后，再分别送至球磨机研磨成粉状的废玻璃粉，输送至专用储灰池备用，废玻璃粉颗粒粗细程度按0.16mm筛孔筛余量应≤3％。
2.配料与混料。各种原材料配比所占重量百分比如下：铅锌尾矿60％、电解锰废渣15％、废玻璃粉15％、工业碳酸钠10％。将上述配好的物料由输送机送至球磨机里混合均匀，然后出料。
3.熔制基础玻璃液。将混合均匀的物料置于高温窑炉内高温烧结，以10℃～15℃/min的升温速率，煅烧至1400℃，保温2h后。
4.基础玻璃液水淬。将熔融、澄清的玻璃液倒入水淬池，迅速水淬，得到玻璃碎粒。
5.制备基础玻璃粉。将水淬得到的玻璃碎粒烘干，置入球磨机内粉磨30min后，出料，过0.16mm筛。
6.烧制微晶玻璃。将基础玻璃粉置入模具内，送入高温窑炉内烧制，以5℃～10℃/min的速率升温至950℃时，保温40min～60min，再以5℃～10℃/min的速率升温至1150℃时，保温2h，关火。
7.微晶玻璃成品。将随炉冷却后的微晶玻璃出炉，经切割成型、打磨、抛光后，再输送至成品库，打包，即得微晶玻璃成品。
实施例2：各种原材料配比所占重量百分比如下：铅锌尾矿65％、电解锰废渣10％、废玻璃粉25％、工业碳酸钠5％。其它和实施例1相同。

Claims (9)

1.一种复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃，其特征在于：所选原材料按以下质量百分比组成：50％～65％的铅锌尾矿、15％～25％的电解锰废渣、10％～20％的废玻璃粉以及5％～15％的工业碳酸钠。
2.如权利要求1所述的复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃，其特征在于：所述的铅锌尾矿为脱水、自然风干的铅锌尾矿渣；所述的电解锰废渣为脱水、自然风干的电解锰废渣；所述的废玻璃粉为废玻璃经分拣、清洗、烘干、机械粉磨后，形成的废玻璃粉末。
3.如权利要求1或2所述的复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃，其特征在于：所述的废玻璃粉是经颚式破碎机破碎后，再送至球磨机研磨成粉状。
4.如权利要求1所述的复合利用铅锌尾矿、电解锰废渣的微晶玻璃，所述废玻璃粉颗粒直径小于等于0.16mm。
5.如权利要求1所述的微晶玻璃的制作方法，包括如下步骤：
1)将粉状铅锌尾矿、电解锰废渣、废玻璃粉、工业碳酸钠按比例进行配料，其中各种原材料质量百分比为：铅锌尾矿50％～65％、电解锰废渣15％～25％、废玻璃粉10％～20％、工业碳酸钠5％～15％；
2)将上述配好的物料放入球磨机内混合均匀，并装入刚玉坩埚内；
3)将放有物料的刚玉坩埚置于高温电炉内，进行熔制；以10℃～15℃/min的升温速率煅烧，升温时间控制在60min～90min；煅烧至1400℃，保温2h，关火，得到高温熔融的基础玻璃液；
4)用坩埚钳将上述熔融的基础玻璃液从电炉内取出，迅速倒入水池中水淬，得到水淬玻璃碎粒；
5)将上述玻璃碎粒置于烘箱内烘干，置于球磨机内粉磨后，过0.16mm筛，得到基础玻璃粉末；
6)配制成浓度为0.5％～1％的羧甲基纤维素钠溶液；将羧甲基纤维素钠溶液与步骤5)所述的基础玻璃粉末按重量比为5％～8％共混均匀，采用压力机压制成型，成型压力20MPa～30MPa；
7)将上述压制成型的试件置于涂有玻璃脱模剂的瓷舟内，将瓷舟置于高温电炉内，以5℃～10℃/min的速率升温至950℃时，保温40min～60min，再以5℃～10℃/min的速率升温至1150℃时，保温2h，关火。
6.如权利要求5所述的微晶玻璃的制作方法，所述步骤2)物料在球磨机内共混时间为5min～10min。
7.如权利要求5所述的微晶玻璃的制作方法，所述步骤5)玻璃碎粒在球磨机内粉磨20min～30min。
8.如权利要求5所述的微晶玻璃的制作方法，所述步骤6)采用压力为100k的压力机加压成型，试件成型尺寸为20mm×20mm×40mm。
9.如权利要求5所述的微晶玻璃的制作方法，所述步骤7)随炉冷却后的烧成制品，经切割、打磨、抛光后，即得微晶玻璃成品。
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