CN113754285A - 一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以膨润土尾矿和安山岩尾矿为主要原料，采用熔融‑烧结法制备的生态微晶玻璃，其特征在于微晶玻璃的原料质量分数组成为：膨润土尾矿30‑50％、安山岩尾矿30～50％、方解石粉10～20％。该微晶玻璃的制备方法包括如下步骤：S1，配料；S2，熔融；S3，成型；S4，烧结。本发明制得的膨润土尾矿基生态微晶玻璃物理性能优异，配方及制备工艺简单，原料全部为尾矿及固废，因此能有效降低生产成本，并实现膨润土尾矿和安山岩尾矿的资源化利用，消除其引发的环境问题。

Description

一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃
技术领域
本发明属于尾矿的资源化利用领域，具体是涉及一种膨润土尾矿和安山岩尾矿为主要原料的尾矿基生态微晶玻璃。
背景技术
目前我国对于尾矿的资源化利用率较低，因此尾矿的资源化利用是当前循环经济的重点研究方向之一。广泛应用于各种化工过程的膨润土在提纯的过程中会伴有大量的尾矿产生，膨润土尾矿的堆积占用了一定的土地资源，并且会对环境造成一定程度的污染。膨润土尾矿成分复杂且排放量大，含有大量绿泥石、石英等矿物，但这些成分是制备玻璃陶瓷材料的主要成分之一，因此具有可实现二次资源利用的特点。与此同时，安山岩在开采过程中产生的安山岩尾矿同样会占用土地资源造成环境污染。而且安山岩尾矿中富含大量SiO2，将膨润土尾矿和安山岩尾矿结合则能满足微晶玻璃制备的成分需求，而且由于富含硅的尾矿的加入还可以降低矿物的熔点从而减少能耗，因此利用膨润土尾矿与安山岩尾矿制备微晶玻璃是其资源化利用的一条可行路径。
在与膨润土和安山岩尾矿制备微晶玻璃的相关研究中，公开号为CN103030283A的中国专利中公开了一种以膨润土为主料的微晶玻璃及其制备方法，该专利以膨润土、二氧化硅、石灰、粉煤灰等原料来制作微晶玻璃，其中膨润土57～61％，二氧化硅25～30％，石灰18-20％，粉煤灰19～23％。公开号为CN102092950A的中国专利中公开了一种以滑石和膨润土为原料制备微晶玻璃的方法，将钠化膨润土和滑石球磨、干燥、煅烧得到堇青石基微晶玻璃。上述两个专利的原料都是膨润土，未用到膨润土尾矿。公开号为CN107963910A的中国专利中公开了一种竹粉膨润土磷矿粉复合陶瓷材料及其制备方法，竹粉10-90份、膨润土10-90份、磷矿石10-90份，经球磨、除泡、熟化、成型、烧结得到多孔陶瓷材料，该专利利用膨润土制备的多孔陶粒。公开号为CN111747651A的中国专利中公开了一种安山岩尾矿基微晶玻璃，以安山岩尾矿与城市生活垃圾焚烧飞灰为主要原料，采用二次熔融法制备的微晶玻璃，该专利由于在原料中引入了危险废弃物生活垃圾焚烧飞灰，因此限制了其微晶玻璃的使用场景。
综上，以膨润土尾矿和安山岩尾矿为主要原料制备微晶玻璃的方法尚未见报道。因此本专利开发以上述尾矿为主要原料的微晶玻璃不仅可以节省生产成本并提高尾矿的利用率，而且可以解决矿物开采产生的尾矿堆积导致的环境和安全问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以膨润土尾矿和安山岩尾矿为主要原料制备的生态微晶玻璃，并且这种尾矿再利用的生态微晶玻璃可作为建筑材料和装饰材料。该微晶玻璃采用熔融-烧结法制得，具备优良的物理性能和力学性能，同时解决了膨润土尾矿和安山岩尾矿带来的环境问题，有效的实现了尾矿的资源化利用，降低了微晶玻璃的制造成本以及尾矿的处理成本，符合循环经济的可持续发展理念。
本发明一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃采用以下技术方案。
该微晶玻璃原料的组成为：膨润土尾矿30-50％、安山岩尾矿30～50％、方解石粉10～20％，以上原材料的质量组成百分数之和为100％。
按上述方案，所述原材料各组分的粒度过200目标准筛。
本发明一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，该微晶玻璃的制备方法包括如下步骤：
S1，配料；S2，熔融；S3，成型；S4，烧结。
所述步骤S1中，分别将膨润土尾矿、安山岩尾矿、方解石粉经粉碎机粉碎后，放入球磨机中球磨。将球磨后的原料过200目筛。按照配方，准确称量各原料，搅拌得到混合均匀的粉料。
所述步骤S2中，把混合均匀的粉料装入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，以10℃/min升温至1380℃并保温使玻璃液澄清，将玻璃液迅速转移至水冷槽进行急冷，水淬得玻璃渣即为基础玻璃。
所述步骤S3中，将淬冷后得到的基础玻璃放入恒温电热鼓风干燥箱内干燥后，球磨至 200目以下。称取基础玻璃粉体加入粘结剂，搅拌均匀后装入模具中，采用压制成型，成型压力为10MPa并保压5min，得到素坯。
所述步骤S4中，将干燥后的素坯在马弗炉中以5℃/min的升温速率，从室温升温至成核温度保温30min后，继续升温至晶化温度保温2h，然后随炉冷却至室温，即可以制得以膨润土尾矿和安山岩尾矿为主要原料的微晶玻璃。
相对于现有发明，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的主要原料为膨润土尾矿和安山岩尾矿及其他固废，其使用量高达100％，可有效地降低微晶玻璃的原料成本，同时通过配方调整将样品的熔融温度降低至1400℃以下，可有效降低微晶玻璃的生产能耗。与现有专利CN111747651A对比，本发明不仅大大扩大了微晶玻璃原料的来源范围，而且制备的微晶玻璃制品不再受到危险废物名录的限制，因此可作为普通微晶玻璃制品使用。
(2)本发明制备的膨润土尾矿基生态微晶玻璃，其配料和工艺简单，物理性能中气孔率和吸水率极低、力学性能优异，因此其使用范围大大增加，可作为各种路面墙面建筑材料和装饰材料。
附图说明
图1是膨润土尾矿基生态微晶玻璃的XRD图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案表达的更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步的详细阐述。
实施例1
一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，该微晶玻璃的主要原料质量分数组成为：膨润土尾矿 50％，安山岩尾矿30％，方解石粉20％。
将原料粉碎并经球磨后过200目标准筛，按配方称取相应质量的膨润土尾矿、安山岩尾矿和方解石粉，搅拌混合均匀后装入刚玉坩埚中，以10℃/min的速度升温至1380℃，保温 2h，将玻璃液迅速水淬冷却得到基础玻璃渣。将玻璃渣120℃干燥10h，球磨粉碎并过200目标准筛得到基础玻璃粉体。称取基础玻璃粉体加入适量的粘结剂搅拌均匀后，加入金属模具中压制成型，成型压力为10Mpa，保压时间5min。将素坯放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温升温至730℃保温30min，以3℃/min升温至940℃保温2h，随炉冷却至室温即可得到膨润土尾矿基生态微晶玻璃。该微晶玻璃的主晶相为硅灰石和钙长石，其XRD图谱附图所示。该微晶玻璃的体积密度为2.39g/cm3，吸水率为0.29％，显气孔率为0.75％，抗折强度为104.8Mpa，可用于建筑外墙或者地面材料。
实施例2
一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，该微晶玻璃的主要原料质量分数组成为：膨润土尾矿 40％，安山岩尾矿50％，方解石粉10％。
将原料粉碎并经球磨后过200目标准筛，按配方称取相应质量的膨润土尾矿、安山岩尾矿和方解石粉，搅拌混合均匀后装入刚玉坩埚中，以10℃/min的速度升温至1380℃，保温 2h，将玻璃液迅速水淬冷却得到基础玻璃渣。将玻璃渣120℃干燥10h，球磨粉碎并过200目标准筛得到基础玻璃粉体。称取基础玻璃粉体加入适量的粘结剂搅拌均匀后，加入金属模具中压制成型，成型压力为10Mpa，保压时间5min。将素坯放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温升温至680℃保温30min，以3℃/min升温至1000℃保温2h，随炉冷却至室温即可得到膨润土尾矿基生态微晶玻璃。该微晶玻璃的体积密度为2.10g/cm3，吸水率为1.06％，显气孔率为2.22％，抗折强度为91.6MPa。
实施例3
一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，该微晶玻璃的主要原料质量分数组成为：膨润土尾矿30％，安山岩尾矿50％，方解石粉20％。
将原料粉碎并经球磨后过200目标准筛，按配方称取相应质量的膨润土尾矿、安山岩尾矿和方解石粉，搅拌混合均匀后装入刚玉坩埚中，以10℃/min的速度升温至1380℃，保温 2h，将玻璃液迅速水淬冷却得到基础玻璃渣。将玻璃渣120℃干燥10h，球磨粉碎并过200目标准筛得到基础玻璃粉体。称取基础玻璃粉体加入适量的粘结剂搅拌均匀后，加入金属模具中压制成型，成型压力为10Mpa，保压时间5min。将素坯放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温升温至720℃保温30min，以3℃/min升温至950℃保温2h，随炉冷却至室温即可得到膨润土尾矿基生态微晶玻璃。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，其特征在于，该微晶玻璃原料的组成为：膨润土尾矿30-50％、安山岩尾矿30～50％、方解石粉10～20％，以上原材料的质量组成百分数之和为100％；该微晶玻璃的制备方法包括如下步骤：S1，配料；S2，熔融；S3，成型；S4，烧结。
2.根据权利要求1所述的一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，其特征在于：所述步骤S1中，分别将膨润土尾矿、安山岩尾矿、方解石粉经粉碎球磨后过200目筛，按照配方准确称量各原料，搅拌得到混合均匀的粉料。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，其特征在于：所述步骤S2中，把混合均匀的粉料以10℃/min升温至1380℃并保温使玻璃液澄清，将玻璃液迅速转移至水冷槽进行急冷，水淬得到基础玻璃。
4.根据权利要求1和权利要求3所述的一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，其特征在于：所述步骤S3中，将基础玻璃干燥后球磨至200目，称取基础玻璃粉体加入粘结剂，搅拌均匀后装入模具中，采用压制成型，成型压力为10MPa并保压5min，得到素坯。
5.根据权利要求1和权利要求4所述的一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃，其特征在于：所述步骤S4中，将干燥后的素坯在马弗炉中以5℃/min的升温速率，从室温升温至成核温度保温30min后，继续升温至晶化温度保温2h，然后随炉冷却至室温，制得以膨润土尾矿和安山岩尾矿为主要原料的微晶玻璃。
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