CN107010840A - 一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法 - Google Patents

一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法 Download PDF

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Abstract

一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法，涉及赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔融调质在所需成分范围之内，水淬成水淬渣，经球磨、分级和喷雾干燥，干粉造粒和布料烧结等工艺制备烧结黑色微晶玻璃。与现有技术相比，由于本发明采用了赤泥与钙铁硅冶炼渣熔融调质处理，制备得到低熔点玻璃体，后续采用干法造粒技术，将钠/钾长石与玻璃粉直接混合造粒，避免钠/钾长石的熔融处理，解决了单一废料难以大宗利用及传统微晶玻璃主辅料均需高温熔融处理的困难，实现了多废协同处置，具有显著的节能降耗特点。

Description

一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法
技术领域
本发明属于赤泥综合利用处理技术，特别涉及赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法。
背景技术
赤泥是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆而得名。随着铝工业的不断发展，目前全世界每年产出6000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年为450万吨以上。世界上大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或者倾入深海。赤泥中含有大量的铁、铝、钠、钙等金属，赤泥的堆存不仅占用大量的土地和农田，耗费较多的堆场建设及维护费用，造成严重的水质污染，且浪费了大量的金属资源。赤泥中所含有价金属组分如Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2，多为经济价值较低的碱金属，单独就某一种元素进行回收利用不能很好地解决工艺经济性和赤泥堆存量巨大的问题，必须采用多种金属联合回收技术才能真正的实现赤泥的综合利用和减量化。因此，赤泥的综合治理及其金属资源的有效回收成为人们日益关注的焦点。
钙铁硅渣（CaO-FeO-SiO2三元系）是十分重要的冶金炉渣体系，广泛应用于碱性炼钢平炉、酸性炼钢平炉、碱性氧化转炉、铜反射炉、铜鼓风炉、炼锡炉等的冶炼。目前钙铁硅渣主要采取填埋、铺路、制备水泥熟料、制备建材等处置方式，基本都是利用冷态渣再利用方式。
目前制备微晶玻璃，普遍采用烧结和压延方法，其主要特征是将主料及辅料通过高温熔融，采用浇筑压延或者水淬烧结等方式，通过后续的热处理得到满足工业及建筑用标准的微晶玻璃。不管是主料还是辅料，均需采用高温熔融方式进行熔化均质处理。
钠长石是长石的一种，是常见的长石矿物，为钠的铝硅酸盐（NaAlSi3O8）。钠长石一般为玻璃状晶体，可以是无色的，也可以有白、黄、红、绿或黑色。它是制造玻璃和陶瓷的原料。钠长石主要用于制造陶瓷、肥皂、瓷砖、地板砖、玻璃、磨料磨具等，在陶瓷上主要用于釉料。钠长石和钾长石具有熔点低（1150±20℃），熔融间隔时间长，熔融粘度高等特点，广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、电瓷、研磨材料等工业部门。
发明内容
本发明的目的主要解决赤泥综合利用和钙铁硅冶炼渣处置问题问题，同时解决传统烧结微晶玻璃主辅料均需采用高温熔融问题，提出采用钙铁硅冶炼渣与赤泥及辅料熔融调质，水淬成低熔点的玻璃体并雾化成粉，将玻璃粉与低熔点钠/钾长石粉采用干粉造粒工艺，制备烧结黑色微晶玻璃。该工艺不仅能实现赤泥、钙铁硅渣的大宗消纳与综合利用，而且处理工艺流程短、设备简单、投资少、上马快、节能效果显著。
本发明所述的一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法如下：
将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内，其中硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的5~10%（质量比），辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量不低于玻璃液总质量的70%，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为18~24份；氧化铁含量为43~49份，余量为氧化硅；将玻璃液进行水淬，得到水淬渣；水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；将玻璃粉和-300目的钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为6:4~8:2，得到生料粒；将生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，其中烧结升温速率为150~200℃/小时，烧结温度为1050~1150℃，保温时间为0.5~2小时，得到烧结黑色微晶玻璃。
与现有技术相比，由于本发明采用了赤泥与钙铁硅冶炼渣熔融调质处理，制备得到低熔点玻璃体，后续采用干法造粒技术，将钠/钾长石与玻璃粉直接混合造粒，避免钠/钾长石的熔融处理，解决了单一废料难以大宗利用及传统微晶玻璃主辅料均需高温熔融处理的困难，实现了多废协同处置，具有显著的节能降耗特点。
附图说明
图1表示一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内，其中硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的5%（质量比），辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量是玻璃液总质量的72%，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为18份；氧化铁含量为43份，氧化硅含量为39份；将玻璃液进行水淬，得到水淬渣；水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；将玻璃粉和-300目的钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为6:4，得到生料粒；将生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，其中烧结升温速率为150℃/小时，烧结温度为1050℃，保温时间为0.5小时，得到烧结黑色微晶玻璃。
实施例2
将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内，其中硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的10%（质量比），辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量是玻璃液总质量的75%，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为22份；氧化铁含量为47份，氧化硅为31；将玻璃液进行水淬，得到水淬渣；水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；将玻璃粉和-300目的钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为8:2，得到生料粒；将生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，其中烧结升温速率为200℃/小时，烧结温度为1150℃，保温时间为2小时，得到烧结黑色微晶玻璃。
实施例3
将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内，其中硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的6%（质量比），辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量是玻璃液总质量的80%，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为20份；氧化铁含量为45份，氧化硅为35；将玻璃液进行水淬，得到水淬渣；水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；将玻璃粉和-300目的钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为7:3，得到生料粒；将生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，其中烧结升温速率为160℃/小时，烧结温度为1100℃，保温时间为1小时，得到烧结黑色微晶玻璃。
实施例4
将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内，其中硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的8%（质量比），辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量是玻璃液总质量的75%，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为21份；氧化铁含量为44份，氧化硅为35；将玻璃液进行水淬，得到水淬渣；水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；将玻璃粉和-300目的钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为6.5:3.5，得到生料粒；将生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，其中烧结升温速率为180℃/小时，烧结温度为1120℃，保温时间为1.5小时，得到烧结黑色微晶玻璃。
实施例5
将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内，其中硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的9%（质量比），辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量是玻璃液总质量的74%，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为19份；氧化铁含量为44份，氧化硅为37；将玻璃液进行水淬，得到水淬渣；水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；将玻璃粉和-300目的钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为7.5:2.5，得到生料粒；将生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，其中烧结升温速率为190℃/小时，烧结温度为1080℃，保温时间为2小时，得到烧结黑色微晶玻璃。
实施例6
将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内，其中硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的7%（质量比），辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量是玻璃液总质量的71%，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为22份；氧化铁含量为44份，氧化硅为34；将玻璃液进行水淬，得到水淬渣；水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；将玻璃粉和-300目的钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为8:2，得到生料粒；将生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，其中烧结升温速率为175℃/小时，烧结温度为1130℃，保温时间为0.5小时，得到烧结黑色微晶玻璃。

Claims (6)

1.一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）熔融调质：包括熔化和成分检测，将赤泥、钙铁硅渣和辅料进行熔化处理，将熔化得到的玻璃液进行成分检测，使得玻璃液成分在所需成分范围之内，如果玻璃液成分偏离所需成分范围，添加辅料进行调质，直到玻璃液成分在所需成分范围之内；
（2）水淬：将步骤（1）得到的玻璃液进行水淬，得到水淬渣；
（3）球磨分级和喷雾干燥：将步骤（2）得到的水淬渣进行球磨分级和喷雾干燥，得到玻璃粉，其玻璃粉粒度为-300目；
（4）干粉造粒：将步骤（3）得到的玻璃粉和钠/钾长石粉在干粉造粒机中进行造粒，得到生料粒；
（5）布料烧结：将步骤（4）中得到的生料粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到烧结黑色微晶玻璃。
2.一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法，其特征在于步骤（1）中加入硼砂作为辅料之一，其中硼砂加入量是赤泥和钙铁硅渣总质量的5~10%（质量比）。
3.一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法，其特征在于步骤（1）中加入的辅料中，石灰粉作为钙源，三氧化二铁粉作为铁源，石英砂粉作为硅源，其熔融调质得到的玻璃液中氧化钙、氧化铁、氧化硅三者总质量不低于玻璃液总质量的70%。
4.一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法，其特征在于步骤（1）中得到的玻璃液，以氧化钙、氧化铁、氧化硅总质量100份计，其氧化钙含量为18~22份；氧化铁含量为43~47份，余量为氧化硅。
5.一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法，其特征在于步骤（3）中所添加钠/钾长石粉粒度为-300目，玻璃粉与钠/钾长石粉质量比为6:4~8:2。
6.一种赤泥协同钙铁硅渣制备烧结黑色微晶玻璃的方法，其特征在于步骤（5）中烧结过程中，升温速率为150~200℃/小时，烧结温度为1050~1150℃，保温时间为0.5~2小时。
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