CN108383390A - 一种利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材料的方法，包括如下步骤：步骤一、原料选择；步骤二、原料混合；步骤三、混合料的熔化；步骤四、压延成形；步骤五、退火；步骤六、晶化。本发明由于矿渣中氧化铁含量极高，因此得到的样品晶相为钙铁辉石类，其强度较之普通的微晶玻璃高，且高效的促进了矿渣废弃物的使用，减少矿渣对环境带来的危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种微晶玻璃的制备方法，具体涉及一种利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材 料的方法。
背景技术
矿渣微晶玻璃是以冶金渣、尾矿等工业废渣及天然矿物为主要原料，引入一定量的晶核 剂、助熔剂等辅助原料，经配料、熔化、成型、退火、晶化等工序制成的一种微晶材料。随 着我国工业化进程的加快，各种矿渣、尾矿大量排放和堆积，造成了极为严重的环境问题。
传统微晶玻璃多数以天然矿物或纯化学物质生产，而矿渣微晶玻璃以各种废弃尾矿为主 要原料，原料丰富，且制备的微晶玻璃某些优异的性能和消耗工业废渣的特点是其他材料不 可比拟的。申请人全国首创的全电熔压延法生产微晶玻璃新工艺已获国家发明专利(专利名 称：利用花岗石废弃物生产微晶玻璃装饰板材的方法，专利号：ZL 2009 10216248.0)。采 用全电熔压延生产矿渣微晶玻璃，微晶玻璃的单位产品能耗和万元工业增加值能耗将大幅度 降低。
随着矿渣、工业废渣等固体废弃物的排放量日益剧增。2009年，我国工业固体废弃物已 超过20亿吨，在最近7年的时间内，工业固体废弃物一直呈现出急速增长的趋势。面对数量 庞大的固体废弃物，却只有少部分用于铺设道路、制作水泥，其余大部分都是露天堆放，在 占用土地的同时，也对土地、河流等造成了一定程度的环境污染。这些种类复杂、数量庞大、 涉及行业众多的固体废弃物的主要成分大都为SiO2、CaO、MgO等，而这些氧化物也是生产微 晶玻璃玻璃的主要原料，将这些固体废弃物作为主要原料来制备微晶玻璃，在变废为宝的同 时，也得到了结构致密、强度高、耐磨损、耐腐蚀的新材料。用工业固体废弃物制备微晶玻 璃也得到了国内外社会的认可。
高炉热熔渣是在冶炼生铁时高炉中排放出来的，是冶金工业中排放量最大的一种渣。给 生态环境造成极为严重的影响。通过成分检测发现高炉热熔渣的主要成分及重量百分数含量 为：SiO2(10～20％)、CaO(40～50％)、Al2O3(2～10％)及Fe2O3(15～25％)。因此根据各种矿渣 所含主要成分比例设计合理配方，结合申请人自主研发的专利技术，开发出了“一种利用高 炉热熔渣为主要原生产微晶玻璃板材的方法”。希冀在解决堆积量较大的矿渣废弃物时，也为 改善环境问题作出少许贡献。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材料的方法，提高工业固体 废弃物资源化利用力度。
本发明是这样实现的：
一种利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材料的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料选择
按照如下重量比例选择原料：
| 原料名称 | 轻烧镁 | 氢氧化铝 | 石英砂 | 高炉热熔渣 |
| 重量比例(％) | 1.2～4.6 | 4.1～13.4 | 30～39.3 | 49.4～63.1 |
本发明中，以高炉热熔渣为主要原料，高炉热熔渣、轻烧镁、氢氧化铝、石英砂，均可 在周边采购，且化学成分较为稳定，生产成本较低。
步骤二、原料混合
将上述原料按比例称量好后送至混合机后混合，并加入占原料总重量2％的水，混合3～5 分钟后，送至全电熔窑加料仓。
步骤三、混合料的熔化
(1)加料：采用自动加料机进行加料，通过红外线液面仪控制加料。
(2)混合料的熔化采用全电熔窑进行
全电熔窑分为主熔化池、流液洞、上升道和料道几部分，混合料的熔化(熔化温度1350℃～ 1500℃)、澄清和均化(澄清和均化温度1400～1450℃)时间8小时左右，均在主熔化池进 行，澄清、均化好的玻璃经流液洞、上升道进入料道，温度控制在1150℃～1200℃,经料道 降温后，进入压延机进行压延成形(成形温度1050℃～1250℃)。
利用此矿渣设计的配方熔化温度较低，节约能耗，且对熔窑结构的损害较小，延长窑炉 使用寿命。
步骤四、压延成形
每条生产线采用两台玻璃压延机(一用一备)压延成形，板材厚度、宽度可根据生产要 求进行调节，成形的玻璃带经传送辊道进入退火窑退火。
步骤五、退火
玻璃带进入退火窑温度为600～750℃，在600～700℃保温10～20分钟后，按3℃/分～ 5℃/分的速度降温至520～600℃,再按7℃/分～12℃/分的速度降温至300℃,再经过40～60 分钟冷却至40℃出窑，然后进入冷端切割工序。冷端切割工序按设定要求或客户要求的长度 裁切玻璃带，裁切后形成半成品(退火板)，经过渡辊台送至晶化窑晶化。
步骤六、晶化
检测合格的退火板进入晶化窑，经30～90分钟升温至650℃～700℃,在650℃～700℃保 温30～90分钟核化，在经30～90分钟升温至900℃～940℃,在900℃～940℃保温30～120 分钟晶化，经60～120分钟降温至40℃出窑，完成晶化过程。成为毛板(晶化板)，送至磨 切车间进行精加工。
步骤七、磨抛
检测合格的晶化板经ZDML-16全自动磨机进行打磨、抛光等表面加工，然后入库保存。
本发明可利用高炉热熔渣生产黄绿色-灰色系列微晶玻璃，产品抗压强度300～400MPa， 抗弯强度70～90MPa。本发明还具有如下特点：
1.由于矿渣中氧化铁含量极高，因此得到的样品晶相为钙铁辉石类，其强度较之普通的 微晶玻璃高(普通微晶玻璃抗压强度200～300MPa，抗弯强度40～80MPa)。
2.根据引入矿渣用量的不同，配方中的氧化铁含量随之变化，因此可制备多种色系的微 晶玻璃。
3.高炉炼铁炼钢时废渣排放量极大，普通的处理方法利用率只有30％左右，甚至更低， 而利用高炉热熔渣生产微晶玻璃利用率可高达60％左右，高效的促进了矿渣废弃物的使用， 减少矿渣对环境带来的危害。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
1、将下述原料准确称量，送入混料机混合(混合时间4分钟，加水10kg)。
| 原料名称 | 轻烧镁 | 氢氧化铝 | 石英砂 | 高炉热熔渣 |
| 重量(kg) | 8.1 | 35.2 | 164.1 | 321.9 |
2、将上述混合料送入全电熔窑熔化，熔化温度1400℃，熔化好的玻璃经澄清和均化后， 通过流液洞、上升道进入料道，温度降至1200℃，再进入压延工作池，经压延机压延成形(成 形温度1050℃)后进入退火窑。
3、压延后的玻璃板材退火窑进行退火，进窑温度为700℃，在650℃保温15分钟后，按 3℃/分的速度降温至580℃,再按9℃/分的速度降温至300℃,再经过60分钟冷却至40℃出 窑，然后进入冷端切割线。冷端切割线按设定要求或客户要求的长度裁切玻璃带，裁切后生 成半成品(退火板)，经过渡辊台送至晶化窑晶化。
4、检测合格的退火板进入晶化窑，经60分钟升温至650℃,在650℃保温60分钟核化， 在经60分钟升温至900℃,在900℃保温60分钟晶化，经120分钟降温至40℃出窑，完成晶 化过程。成为毛板(晶化板)，送至磨切车间精加工。
5、经磨抛加工后板材颜色为黄绿色。
实施例二
1、将下述原料准确称量，送入混料机混合(混合时间4分钟，加水12kg)。
| 原料名称 | 轻烧镁 | 氢氧化铝 | 石英砂 | 高炉热熔渣 |
| 重量(kg) | 15 | 36.9 | 207.7 | 271.9 |
2、将上述混合料送入全电熔窑熔化，熔化温度1450℃，熔化好的玻璃经澄清和均化后， 通过流液洞、上升道进入料道，温度降至1250℃，再进入压延工作池，经压延机压延成形(成 形温度1070℃)后进入退火窑。
3、压延后的玻璃板材退火窑进行退火，进窑温度为750℃，在700℃保温15分钟后，按 3℃/分的速度降温至600℃,再按9℃/分的速度降温至300℃,再经过60分钟冷却至40℃出 窑，然后进入冷端切割线。冷端切割线按设定要求或客户要求的长度裁切玻璃带，裁切后生 成半成品(退火板)，经过渡辊台送至晶化窑晶化。
4、检测合格的退火板进入晶化窑，经60分钟升温至650℃,在700℃保温60分钟核化， 在经60分钟升温至940℃,在940℃保温60分钟晶化，经120分钟降温至40℃出窑，完成晶 化过程。成为毛板(晶化板)，送至磨切车间精加工。
5、经磨抛加工后板材颜色为灰色。
本发明实施例制备得到的微晶玻璃具有如下的性能指标：
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 (3)
1.一种利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材料的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、原料选择
按照如下重量比例选择原料：
步骤二、原料混合
将上述原料按比例称量好后送至混合机后混合，并加入占原料总重量2％的水，混合3～5分钟后，送至全电熔窑加料仓；
步骤三、混合料的熔化
(1)加料：采用自动加料机进行加料，通过红外线液面仪控制加料；
(2)混合料的熔化采用全电熔窑进行
全电熔窑分为主熔化池、流液洞、上升道和料道几部分，混合料的熔化、澄清和均化时间8小时左右，均在主熔化池进行，澄清、均化好的玻璃经流液洞、上升道进入料道，温度控制在1150℃～1200℃,经料道降温后，进入压延机进行压延成形，成形温度1050℃～1250℃；
步骤四、压延成形
每条生产线采用两台玻璃压延机压延成形，板材厚度、宽度可根据生产要求进行调节，成形的玻璃带经传送辊道进入退火窑退火；
步骤五、退火
玻璃带进入退火窑温度为600～750℃，在600～700℃保温10～20分钟后，按3℃/分～5℃/分的速度降温至520～600℃,再按7℃/分～12℃/分的速度降温至300℃,再经过40～60分钟冷却至40℃出窑，然后进入冷端切割工序；冷端切割工序按设定要求或客户要求的长度裁切玻璃带，裁切后形成半成品退火板，经过渡辊台送至晶化窑晶化；
步骤六、晶化
检测合格的退火板进入晶化窑，经30～90分钟升温至650℃～700℃,在650℃～700℃保温30～90分钟核化，在经30～90分钟升温至900℃～940℃,在900℃～940℃保温30～120分钟晶化，经60～120分钟降温至40℃出窑，完成晶化过程，得到晶化板。
2.根据权利要求1所述利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材料的方法，其特征在于：
在步骤六得到晶化板之后，将晶化板经ZDML-16全自动磨机进行打磨、抛光表面加工，然后入库保存。
3.根据权利要求1或2所述利用高炉热熔渣制备微晶玻璃新材料的方法，其特征在于：步骤三中，混合料的熔化温度为1350℃～1500℃、澄清和均化的温度为1400～1450℃。
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