CN106316118B - 以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃，其原料主要包括液态高炉熔渣和辅料；液态高炉熔渣和辅料混熔后所得玻璃熔体的主要化学组成按质量百分比计在下述范围内：SiO2 45～65％，Al2O3 5～8％，CaO 10～20％，MgO 3～5％，BaO 4～8％，Na2O 3～6％，ZnO 2～6％，Sb2O3 0～3％，Fe2O3 1～5％，TiO2 0～3％，MnO2 0～3％。本发明采用液态高炉熔渣为主要原料制备棕色装饰玻璃，所制得的棕色装饰玻璃具有颜色均匀，化学稳定性好，光泽度高的优点，密度范围为2.50～2.70g/cm3，三点抗折强度范围为60～90MPa。本发明采用液态高炉熔渣生产棕色装饰玻璃产品，充分利用其自身成分与显热，实现对利用高炉熔渣制备高附加值的产品和节能减排的目的。

Description

以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃及其制备方法，属于建筑装饰材料领域。
背景技术
高炉渣是钢铁冶金工业生产中排放量最大的一种固体废弃物，其排放量与入炉矿石的品味及冶炼制度有直接关系。以目前我国钢铁冶金工艺水平，每冶炼1吨生铁，高炉渣产生量在300-350kg之间。以我国年产生铁9亿吨计算，每年的高炉渣产生量高达3亿吨左右，在所有工业废渣排放量份额中所占比例接近1/3。我国高炉渣总体利用率较低，与发达国家相比仍有较大的差距。高炉渣的大量堆放，不仅占用日益短缺的土地资源，而会造成堆放场地周边的环境污染，对于钢铁冶金工业的可持续发展具有负面影响。高炉渣常用处理方法有水淬法、半急冷法和热泼法，分别得到水淬渣、膨胀渣和重矿渣产品。多数钢铁企业将高温熔渣通过一定的冷却处理后，运至大型渣场堆弃，由此占据了大量的土地与农田，对环境造成严重污染。
一般而言，1吨高温高炉熔渣带有1600～1800MJ的热量，相当于55～61kg标准煤完全燃烧后所产生的热量。显然，在钢铁熔渣中含有大量的显热，而现实中高炉熔渣显热是冶金企业中唯一没有被充分利用的高品质余热资源。因此，高炉熔渣高温显热高效回收技术和利用钢渣制备高附加值产品的技术，倍受关注。目前，关于高炉熔渣的利用几乎全部采用冷渣的方式进行利用，二钢铁熔渣中的显热则采用形成蒸汽的方式被间接利用，利用效率被大大降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃及其制备方法，充分利用了液态高炉熔渣的高温所带的热能，并对其渣本身进行同步利用，有效缓解我国高炉渣大量废弃的问题。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃，其原料主要包括液态高炉熔渣和辅料；液态高炉熔渣和辅料混熔后所得玻璃熔体的主要化学组成按质量百分比计在下述范围内：SiO2 45～65％，Al2O3 5～8％，CaO 10～20％，MgO 3～5％，BaO 4～8％，Na2O 3～6％，ZnO 2～6％，Sb2O3 0～3％，Fe2O3 1～5％，TiO2 0～3％，MnO2 0～3％。
按上述方案，所述原料按质量百分比为：液态高炉熔渣40～60％，辅料40～60％。
按上述方案，所述辅料以氧化物形式计算，主要包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化锌、三氧化二锑、二氧化锰、氧化钠、氧化钡、三氧化二铁和氧化钛等，若使用矿物和化工原料需要进行相关质量转换。辅料具体添加量需要参考实际生产中液态高炉熔渣的组成，保证液态高炉熔渣和辅料混熔后的玻璃熔体的化学组成在本发明要求的范围内即可。
按上述方案，适用于本发明的液态高炉熔渣主要化学组成按质量百分比计为：SiO230～35％，Al2O3 13～17％，CaO 35～40％，MgO 7～10％，Fe2O3 1～5％，TiO2 0～3％，MnO2 0～3％。
上述以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃的制备方法，按上述原料配比，将液态高炉熔渣和辅料混合成为配合料，然后经熔制、成型、退火后，即得到棕色装饰玻璃。
按上述方案，所述熔制温度为1460～1540℃，熔制时间为12～18小时。
更进一步地，所述液态高炉熔渣通过高炉熔渣运输罐运输至高炉熔渣熔窑前过渡池，然后通过耐火材料制备的导流槽转移至玻璃熔窑投料口中；所述经过预混合后的辅料通过投料机和液态高炉熔渣进入玻璃熔窑的熔化部。其中，玻璃熔窑采用全氧燃烧技术，通过全氧燃烧器，对熔窑补充一定的热量，以保证熔化制度的稳定性，熔化温度保持在1460℃～1540℃，保温时间为12～18小时，并利用机械搅拌对玻璃熔体进行澄情、均化。
按上述方案，所述成型采用连续浇铸法，对熔制所得玻璃熔体进行成型。具体地，所述玻璃熔体采用连续浇铸的方法在耐热钢成型槽中进行连续成型，成型后的玻璃制品截面为方形的连续玻璃柱。该玻璃柱经过退火，冷却至室温，即可得到棕色装饰玻璃材料。其中，玻璃柱的长度可以根据市场情况确定，玻璃柱可以进行后续加工，如楼梯装饰立柱、室内装饰隔断等。
按上述方案，所述成型浇铸口的温度为1300～1350℃。
按上述方案，所述退火上限温度为600～640℃，退火下限温度为420～460℃。
按上述方案，所述在退火上下限温度之间的降温过程降温速率需要小于0.8℃/分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用液态高炉熔渣为主要原料制备棕色装饰玻璃，所制得的棕色装饰玻璃具有颜色均匀、化学稳定性好，光泽度高的优点，其密度范围为2.5～2.7g/cm3，三点抗折强度范围为60～90MPa。
(2)现有技术中钢渣的再利用主要应用在生产水泥，砖，作为道路基层填料等附加值较低的方面，而本发明采用液态高炉熔渣生产棕色装饰玻璃产品，充分利用其自身成分与显热，实现对利用高炉熔渣制备高附加值的产品和节能减排的目的。
(3)在棕色装饰玻璃的制备过程中，加热原材料至1460～1540℃的能耗很大；本发明中充分利用了液态高炉熔渣的高温所带的热能，生产中只需提供将辅料加热至熔化的热能即可，这样就大大降低了能耗；同时做到大规模的利用钢渣，能够变废为宝，减少环境污染。
本发明为我们对于钢渣大量有效利用提供了一种新的途径，制作低成本的建筑棕色装饰玻璃可以广泛的应用到建筑装饰行业。
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，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃，其原料主要包括液态高炉熔渣和辅料，按质量百分比计为：液态高炉熔渣46％，辅料54％；且，液态高炉熔渣和辅料混熔后所得玻璃熔体的主要化学组成按质量百分比计在下述范围内：SiO2 55.46％，Al2O3 7％，CaO17.5％，MgO 4.54％，BaO 5％，Na2O 5％，ZnO 2.9％，Sb2O3 0.5％，Fe2O3 1％，TiO2 0.8％，MnO2 0.3％。
本实施例所述以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃的制备方法，具体步骤如下：
a.本实施例采用的液态高炉熔渣主要化学组成按质量百分比计为：SiO234.54％，Al2O3 14.9％，CaO 37％，MgO 9％，Fe2O3 2.17％，TiO2 1.74％，MnO2 0.65％；采用的辅料以氧化物形式计算，质量百分比计为：二氧化硅73.28％，三氧化二铝0.27％，氧化钙0.89％，氧化镁0.74％，氧化钡9.26％，氧化钠9.26％，氧化锌5.37％，三氧化二锑0.93％，三氧化二铁0％，氧化钛0％，二氧化锰0％；
液态高炉熔渣与辅料的质量比为46：54，保证两者混熔后的玻璃熔体的化学组成按质量百分比为：SiO2 55.46％，Al2O3 7％，CaO 17.5％，MgO 4.54％，BaO 5％，Na2O 5％，ZnO 2.9％，Sb2O3 0.5％，Fe2O3 1％，TiO2 0.8％，MnO2 0.3％；
b.将处于高温液态的高炉熔渣通过高炉熔渣运输罐运输至高炉熔渣熔窑前过渡池，并通过其下端的耐火材料导槽投至玻璃窑投料口中；进行基础成分调制的辅料经搅拌混合后放入辅料过渡与加入仓，通过其下端的导槽投至玻璃窑投料口中，然后高炉熔渣和辅料由辊式投料机进入熔化部；
玻璃熔窑采用全氧燃烧技术，通过全氧燃烧器，对熔窑补充热量，以保证熔化制度的稳定性，熔化温度保持在1460℃，保温12小时，同时利用机械搅拌对玻璃液进行澄情、均化；
c.步骤b所得玻璃熔体采用连续浇铸的方法，在耐热钢成型槽中进行连续成型，成型浇铸口的温度为1300℃，成型后的玻璃制品截面为方形的连续玻璃柱；
d.步骤c所得玻璃柱经退火窑退火，退火上限温度为600℃，退火下限温度为420℃，退火上下限温度范围内的降温速率需小于0.8℃/分钟；最后冷却至室温得到棕色装饰玻璃柱。
本实施例所制得的棕色装饰玻璃颜色均匀，化学稳定性好，光泽度高，密度为2.52g/cm3，三点抗折强度为65MPa。
实施例2
以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃，其原料主要包括液态高炉熔渣和辅料，按质量百分比计为：液态高炉熔渣50％，辅料50％；且，液态高炉熔渣和辅料混熔后所得玻璃熔体的主要化学组成按质量百分比计在下述范围内：SiO2 54％，Al2O3 8％，CaO 18％，MgO 3.5％，BaO 5％，Na2O 4％，ZnO 2％，Sb2O3 0.5％，Fe2O3 3％，TiO2 1％，MnO2 1％。
本实施例所述以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃的制备方法，具体步骤如下：
a.本实施例采用的液态高炉熔渣主要化学组成按质量百分比计为：SiO2 32.5％，Al2O3 16％，CaO 36％，MgO 7％，Fe2O3 5％，TiO2 1.5％，MnO2 2％；采用的辅料以氧化物形式计算，质量百分比计为：二氧化硅75.5％，三氧化二铝0％，氧化钙0％，氧化镁0％，氧化钡10％，氧化钠8％，氧化锌4％，三氧化二锑1％，三氧化二铁1％，氧化钛0.5％，二氧化锰0％；
液态高炉熔渣与辅料的质量比为50：50，保证两者混熔后的玻璃熔体的化学组成按质量百分比为：SiO2 54％，Al2O3 8％，CaO 18％，MgO 3.5％，BaO 5％，Na2O 4％，ZnO2％，Sb2O3 0.5％，Fe2O3 3％，TiO2 1％，MnO2 1％；
b.将处于高温液态的高炉熔渣通过高炉熔渣运输罐运输至高炉熔渣熔窑前过渡池，并通过其下端的耐火材料导槽投至玻璃窑投料口中；进行基础成分调制的辅料经搅拌混合后放入辅料过渡与加入仓，通过其下端的导槽投至玻璃窑投料口中，然后高炉熔渣和辅料由辊式投料机进入熔化部；
玻璃熔窑采用全氧燃烧技术，通过全氧燃烧器，对熔窑补充热量，以保证熔化制度的稳定性，熔化温度保持在1500℃，保温15小时，同时利用机械搅拌对玻璃液进行澄情、均化；
c.步骤b所得玻璃熔体采用连续浇铸的方法，在耐热钢成型槽中进行连续成型，成型浇铸口的温度为1325℃，成型后的玻璃制品截面为方形的连续玻璃柱；
d.步骤c所得玻璃柱经退火窑退火，退火上限温度为620℃，退火下限温度为440℃，退火上下限温度范围内的降温速率需小于0.7℃/分钟；最后冷却至室温得到棕色装饰玻璃柱。
本实施例所制得的棕色装饰玻璃颜色均匀，化学稳定性好，光泽度高，密度为2.58g/cm3，三点抗折强度为75MPa。
实施例3
以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃，其原料主要包括液态高炉熔渣和辅料，按质量百分比计为：液态高炉熔渣60％，辅料40％；且，液态高炉熔渣和辅料混熔后所得玻璃熔体的主要化学组成按质量百分比计在下述范围内：SiO2 46.8％，Al2O3 9％，CaO19.8％，MgO 4.2％，BaO 5％，Na2O 5％，ZnO 2％，Sb2O3 0.5％，Fe2O3 3.5％，TiO2 1.2％，MnO2 3％。
本实施例所述以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃的制备方法，具体步骤如下：
a.本实施例采用的液态高炉熔渣主要化学组成按质量百分比计为：SiO2 38％，Al2O3 15％，CaO 33％，MgO 7％，Fe2O3 3％，TiO2 2％，MnO2 2％；采用的辅料以氧化物形式计算，质量百分比计为：二氧化硅60％，三氧化二铝0％，氧化钙0％，氧化镁0％，氧化钡12.5％，氧化钠12.5％，氧化锌5％，三氧化二锑1.25％，三氧化二铁4.25％，氧化钛0％，二氧化锰4.5％；
液态高炉熔渣与辅料的质量比为60：40，保证两者混熔后的玻璃熔体的化学组成按质量百分比为：SiO2 46.8％，Al2O3 9％，CaO 19.8％，MgO 4.2％，BaO 5％，Na2O 5％，ZnO2％，Sb2O3 0.5％，Fe2O3 3.5％，TiO2 1.2％，MnO2 3％；
b.将处于高温液态的高炉熔渣通过高炉熔渣运输罐运输至高炉熔渣熔窑前过渡池，并通过其下端的耐火材料导槽投至玻璃窑投料口中；进行基础成分调制的辅料经搅拌混合后放入辅料过渡与加入仓，通过其下端的导槽投至玻璃窑投料口中，然后高炉熔渣和辅料由辊式投料机进入熔化部；
玻璃熔窑采用全氧燃烧技术，通过全氧燃烧器，对熔窑补充热量，以保证熔化制度的稳定性，熔化温度保持在1540℃，保温12小时，同时利用机械搅拌对玻璃液进行澄情、均化；
c.步骤b所得玻璃熔体采用连续浇铸的方法，在耐热钢成型槽中进行连续成型，成型浇铸口的温度为1350℃，成型后的玻璃制品截面为方形的连续玻璃柱；
d.步骤c所得玻璃柱经退火窑退火，退火上限温度为640℃，退火下限温度为460℃，退火上下限温度范围内的降温速率需小于0.6℃/分钟；最后冷却至室温得到棕色装饰玻璃柱。
本实施例所制得的棕色装饰玻璃具有颜色均匀，化学稳定性好，光泽度高，密度为2.6g/cm3，三点抗折强度为80MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.以液态高炉熔渣为主要原料的棕色装饰玻璃的制备方法，其特征在于主要步骤如下：
a．原料主要包括液态高炉熔渣和辅料，采用的液态高炉熔渣主要化学组成按质量百分比计为：SiO230～35%，Al2O3 13～17%，CaO 35～40%，MgO 7～10%，Fe2O3 1～5%，TiO2 0～3%，MnO2 0～3%；采用的辅料以其氧化物形式计算，主要包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化锌、三氧化二锑、二氧化锰、氧化钠、氧化钡、三氧化二铁和氧化钛；
原料按质量百分比为：液态高炉熔渣40～60%，辅料40～60%，保证两者混熔后的玻璃熔体的化学组成按质量百分比为：SiO2 45～65%，Al2O3 5～8%，CaO 10～20%，MgO 3～5%，BaO4～8%，Na2O 3～6%，ZnO 2～6%，Sb2O3 0.5～3%，Fe2O3 1～5%，TiO2 0.8～3%，MnO2 0.3～3%；
b．将处于高温液态的高炉熔渣通过高炉熔渣运输罐运输至高炉熔渣熔窑前过渡池，并通过其下端的耐火材料导槽投至玻璃窑投料口中；进行基础成分调制的辅料经搅拌混合后放入辅料过渡与加入仓，通过其下端的导槽投至玻璃窑投料口中，然后高炉熔渣和辅料由辊式投料机进入熔化部；
玻璃熔窑采用全氧燃烧技术，通过全氧燃烧器，对熔窑补充热量，以保证熔化制度的稳定性，熔化温度保持在1460℃～1540℃℃，保温12～18小时，同时利用机械搅拌对玻璃液进行澄清 、均化；
c．步骤b所得玻璃熔体采用连续浇铸的方法，在耐热钢成型槽中进行连续成型，成型浇铸口的温度为1300～1350 ℃，成型后的玻璃制品截面为方形的连续玻璃柱；
d．步骤c所得玻璃柱经退火窑退火，退火上限温度为600～640℃，退火下限温度为420～460℃，退火上下限温度范围内的降温速率需小于0.8 ℃/分钟；最后冷却至室温得到棕色装饰玻璃柱。
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