CN114835396A - 微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114835396A
CN114835396A CN202210334262.6A CN202210334262A CN114835396A CN 114835396 A CN114835396 A CN 114835396A CN 202210334262 A CN202210334262 A CN 202210334262A CN 114835396 A CN114835396 A CN 114835396A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
coal gasification
chemical sludge
coarse slag
ash component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210334262.6A
Other languages
English (en)
Inventor
范佳明
金政伟
江尧
王儒洋
苏万里
刘春萌
齐志丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Energy Group Ningxia Coal Industry Co Ltd
Original Assignee
National Energy Group Ningxia Coal Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Energy Group Ningxia Coal Industry Co Ltd filed Critical National Energy Group Ningxia Coal Industry Co Ltd
Priority to CN202210334262.6A priority Critical patent/CN114835396A/zh
Publication of CN114835396A publication Critical patent/CN114835396A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/002—Use of waste materials, e.g. slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
    • C03B32/02—Thermal crystallisation, e.g. for crystallising glass bodies into glass-ceramic articles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及无机非金属材料技术领域，公开了一种微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法。所述微晶玻璃用组合物包括煤气化粗渣、化学污泥、杂盐。本发明充分利用煤化工企业排放的固体废弃物制备出一种新型微晶玻璃，制备原料全部来自工业废渣，并且制备得到微晶玻璃抗弯强度较高、吸水率低。

Description

微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体涉及一种微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
利用工业固废制备微晶玻璃早在1959年就由苏联研究者在实验室内研制成功，并于1966年建成第一条生产线，自此工业固废微晶玻璃的研制进入高峰期。我国于上世纪70年代中期开始研制微晶玻璃材料，到90年代基本实现工业化生产，经过多年发展，在核化、晶化、工艺以及原料适用性等方面都取得了很大进展，成功掌握采用尾矿、冶金废渣、粉煤灰等多种工业固废为主要原料生产微晶玻璃材料的关键技术，产品更是应用到航天、生物医药、微电子及建筑等领域，产生了可观的经济价值和环境效益，促使多种工业固废实现了高附加值资源化利用。近年来，煤化工产业发展迅速，随之也产生大量煤气化渣，废渣堆积不仅阻碍企业绿色发展，更对生态环境保护带来巨大压力，因此其规模化处置与资源化利用迫在眉睫。然而，目前与之相关制备微晶玻璃的研究及工业化应用还鲜有报道，因此，开发出适用于煤气化粗渣制备微晶玻璃的方法并转化为可规模化应用的产品对于解决煤化工企业环保难题、提高固废资源化利用水平具有重要意义
CN103332860A公开了一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法。微晶玻璃由下属原料组成：预处理后煤矸石30-60份，石英砂0-36份，方解石13-18份，碳酸钠0-4份，氧化锌2-6份，碳酸钡1-5份，硼砂0-3份；将玻璃配方料融化成玻璃液，熔化温度1450-1490℃，熔化和保温时间5-7 小时后倒入水中水淬、干燥、筛分；将得到的基础玻璃颗粒料平铺在耐火模具，进行烧结和晶化热处理，晶化温度为1030-1070℃，保温1-2小时。该方法以煤矸石为固体废弃物作为原料的掺配比例不高，难以实现更大程度的资源化利用，并且在制备过程中原料熔融温度、生坯晶化温度较高，保温时间较长，导致能耗偏高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的固体废弃物利用率低、制备过程中能耗偏高的问题，提供了一种完全利用固体废弃物组成的微晶玻璃用组合物，利用该组合物制备得到的微晶玻璃具有较高的抗弯强度、低吸水率和较高的体积密度。
为了实现上述目的，本发明第一个方面提供了一种微晶玻璃用组合物，所述组合物包括煤气化粗渣、化学污泥、杂盐。
优选地，以所述微晶玻璃用组合物的总质量为基准，所述组合物包括，煤气化粗渣60-80wt％、化学污泥10-37wt％、杂盐3-15wt％。
进一步优选地，所述组合物包括，煤气化粗渣65-75wt％、化学污泥 15-30wt％、杂盐5-10wt％。
优选地，所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐各自的含水量小于2wt％；和/或所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐各自的平均粒径小于100目。
优选地，以煤气化粗渣的灰成分的总量计，所述煤气化粗渣的灰成分中 SiO2的质量百分数大于45wt％。
优选地，以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的烧失量小于 45wt％。
优选地，以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中Na2O的质量百分含量大于40wt％。
本发明第二方面提供了一种制备微晶玻璃的方法，该方法包括：
(1)将上述的微晶玻璃用组合物中各组分混合后升温熔融得到玻璃液；
(2)将所述玻璃液依次经过水淬、干燥、研磨过筛得到基础玻璃粉末；
(3)将所述基础玻璃粉末与粘结剂混合后压制成生坯；
(4)将所述生坯进行热处理后降温得到微晶玻璃。
本发明的第三方面提供了本发明所述的方法制备得到的微晶玻璃。
本发明充分利用煤化工企业排放的固体废弃物制备出一种新型微晶玻璃，制备原料全部来自工业废渣，并且制备得到微晶玻璃抗弯强度较高、吸水率低，制备过程熔融温度低于现有技术，能耗相对较低，为今后此类产品的市场推广提供可能，同时为实现煤气化粗渣、化学污泥及杂盐高附加值资源化利用提供了一种有效途径。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种微晶玻璃用组合物，所述组合物包括煤气化粗渣、化学污泥、杂盐。
本发明利用微晶玻璃用组合物制备微晶玻璃，充分利用煤化工企业排放的固体废弃物，并且使用上述微晶玻璃用组合物制备微晶玻璃时，能够降低制备过程熔融温度，能耗相对使用含其他一些固废物组分制备微晶玻璃的方法较低，为今后此类产品的市场推广提供可能，同时为实现煤气化粗渣、化学污泥及杂盐高附加值资源化利用提供了一种有效途径，同时制得的微晶玻璃抗弯强度较高、吸水率低。
根据本发明一种优选的实施方式，以所述微晶玻璃用组合物的总质量为基准，所述组合物包括，煤气化粗渣60-80wt％、化学污泥10-37wt％、杂盐 3-15wt％；优选地，所述组合物包括，煤气化粗渣65-75wt％、化学污泥 15-30wt％、杂盐5-10wt％。发明人发现，采用该优选的实施方式，制备得到的微晶玻璃的抗弯强度较高、吸水率低，并且使得后续制备过程中的熔融温度低于现有技术，能耗相对较低，为今后此类产品的市场推广提供可能。
在本发明中，所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐各自来源于工业废渣。在本发明中，煤气化粗渣指的是煤粉在气化炉高温高压条件下经熔融、激冷由炉底排渣锁斗排出的粗颗粒渣；化学污泥指的是工业废水化学软化后产生的污泥：杂盐指的是工业废水零排放处理蒸发结晶过程产生的固体结晶盐。
在本发明中，只要能够实现本发明的目的，所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐的形态没有限制，在本发明一些优选的实施方式，所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐各自的含水量小于2wt％；和/或所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐各自的平均粒径小于100目。
在本发明中，“含水量小于2wt％”的组分可以通过干燥得到，干燥的方式没有限制，本领域的技术人员可通过本领域熟知的方式进行干燥，在此不多加赘述。
在本发明中，术语“目”指的是每英寸筛网上的孔眼数目，N目指代能够通过每英尺上N个孔眼的筛网粒子的粒径，即过N目筛，N为正整数，N 越大，表示平均粒径越小。本领域的技术人员应当理解的是，本申请中“平均粒径小于100目”的示例有：过150目的得到组分的平均粒径、过200目的筛得到组分的平均粒径、过250目的筛得到组分的平均粒径、过300目的筛得到组分的平均粒径、过400目的筛得到组分的平均粒径等。
在本发明中，优选地，所述煤气化粗渣的烧失量小于5wt％。
在本发明中，优选地，以煤气化粗渣的灰成分的总量计：所述煤气化粗渣的灰成分中SiO2的质量百分数大于45wt％(例如大于45wt％、大于47 wt％、大于50wt％、大于51.3wt％、大于53wt％、大于55.2wt％等)，优选为51.3-55.2wt％；和/或；所述煤气化粗渣的灰成分中Fe2O3的质量百分数小于10wt％(例如小于10wt％、小于8wt％、小于7.5wt％、小于5.6wt％等)，优选为5.6-8.0wt％；和/或所述煤气化粗渣的灰成分中Al2O3的质量百分数小于30wt％(例如小于30wt％、小于22.5wt％、小于19.7wt％、小于 17.5wt％、小于16.8wt％)，优选为16.8-19.7wt％；和/或所述煤气化粗渣的灰成分中CaO的质量百分数小于15wt％(例如小于15wt％、小于12.5 wt％、小于10.6、小于8wt％、小于7.6wt％等)，优选为7.6-10.6wt％。采用该优选的实施方式，能够降低制备过程中的熔融温度，同时形成固定的晶型，提高了制备得到的微晶玻璃的致密性和强度。
如前述，在一些优选的实施方式中，以煤气化粗渣的灰成分的总量计，所述煤气化粗渣中的灰成分中包括如下成分：SiO2 51.3-55.2wt％、Al2O3 16.8-19.7wt％、Fe2O3 5.6-8.0wt％、CaO 7.6-10.6wt％、余量为其他不可避免的无机氧化物组分A。
在本发明中，组分A指的是煤气化粗渣的灰成分中除了SiO2、Al2O3、 Fe2O3和CaO以外的其他不可避免的无机氧化物，组分A的种类没有限制，在一些实施方式中，所述其他不可避免的无机氧化物组分A包括MgO、Na2O和其他A1；在一些示例的实施方式中，以煤气化粗渣的灰成分的总量计，所述煤气化粗渣中的灰成分中包括如下成分：SiO2 51.3-55.2wt％、Al2O3 16.8-19.7 wt％、Fe2O3 5.6-8.0wt％、CaO 7.6-10.6wt％、MgO 1.7-2.5wt％、Na2O0.9-1.7 wt％、余量为其他A1。
在本发明中，其他A1指的是除了SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和 Na2O以外的其他不可避免的无机氧化物组分的总和。
在本发明中，优选地，所述化学污泥的烧失量小于45wt％(例如小于 45wt％、小于43wt％、小于40wt％、小于38wt％等)，优选为38-43wt％。
在本发明中，优选地，以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的灰成分中CaO的质量百分含量大于60wt％(例如大于60wt％、大于65wt％、大于70wt％、大于75wt％等)，优选为69.15-74.5wt％。发明人发现采用该优选的实施方式，能够更好的补充钙质原料。
优选地，以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的灰成分中SiO2的质量百分数小于15wt％(例如小于12wt％、小于10wt％、小于8wt％、小于5wt％等)，优选为9.76-9.91wt％；和/或所述化学污泥的灰成分中MgO的质量百分数小于15wt％(例如小于12wt％、小于10wt％、小于8wt％、小于 5wt％等)，优选为13.2-13.57wt％。发明人发现，采用该优选的实施方式，更便于调节原料配比。
如前述，在一些优选的实施方式中，以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的灰成分中包括如下组分：烧失量38-43wt％、CaO69.15-74.5 wt％、SiO29.76-9.91wt％、MgO13.2-13.57wt％、余量为其他不可避免的组分 B。
在本发明中，其他不可避免的组分B指的是化学污泥的灰成分中除CaO、 SiO2和MgO以外的其他不可避免的组分，组分B的种类没有限制，在一些实施方式中，其他不可避免的组分B包括Al2O3、Fe2O3、Na2O和其他B1；在一些示例的实施方式中，以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的灰成分中包括如下成分：CaO69.15-74.5wt％、SiO29.76-9.91wt％、MgO13.2-13.57 wt％、Al2O30.55-0.72wt％、Fe2O30.69-0.73wt％、Na2O0.89-1.19wt％、余量为其他B1。
在本发明中，其他B1指的是化学污泥的灰成分中除CaO、SiO2、MgO、 Al2O3、Fe2O3和Na2O以外的其他不可避免的组分的总和。
在本发明中，优选地，以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中 Na2O的质量百分含量大于40wt％(例如大于40wt％、大于45wt％、大于 50wt％、大于55wt％等)，优选为42.99-45.6wt％。发明人发现，在该优选的实施方式下，能够达到降低组合物熔点的技术效果。
在本发明中，优选地，所述杂盐的烧失量小于5wt％(例如小于5wt％、 3wt％、1wt％等)，优选为0.1-4.8wt％。
如前述，在一些优选的实施方式中，以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中包括如下成分：Na2O 42.99-45.6wt％，余量为其他不可避免的组分C。
在本发明中，其他不可避免的组分C指的是杂盐灰成分中除了Na2O以外的其他不可避免的组分，其他不可避免的组分C的种类没有限制，在一些实施方式中，其他不可避免的组分C包括SO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、 MgO和其他C1；在一些示例的实施方式中，以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中包括如下成分：Na2O42.99-45.6wt％、SO330.01-52.35wt％、 Cl3.36-21.11wt％、SiO20.28-1.77wt％、Al2O30.01-0.62wt％、Fe2O3 0.04-0.16 wt％、CaO 0.15-0.25wt％、MgO 0.08-0.15wt％、余量为其他C1。
在本发明中，组分C1指的是杂盐的灰成分中除了Na2O、SO3、Cl、SiO2、 Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO以外的其他不可避免的组分的总和。
在本发明中，煤气化粗渣、化学污泥、杂盐各自的“灰成分”通过XRF 测试得到；“同时本领域的技术人员应当理解的是：本发明中煤气化粗渣、化学污泥、杂盐各自的“灰成分”与煤气化粗渣、化学污泥和杂盐均是指马弗炉灼烧后产物的化学成分，同时微晶玻璃过程中经高温熔融后的组合物化学成分等同于各原料的灰成分，在灼烧其他的一些挥发组分称为烧失量。
本发明第二方面提供了一种制备微晶玻璃的方法，该方法包括：
(1)将微晶玻璃用组合物中各组分混合后升温熔融得到玻璃液；
(2)将所述玻璃液依次经过水淬、干燥、研磨过筛得到基础玻璃粉末；
(3)将所述基础玻璃粉末与粘结剂混合后压制成生坯；
(4)将所述生坯进行热处理后降温得到微晶玻璃。
在步骤(1)中，混合的方式没有限制，还要能到达混合的目的，任何一种混合方式均适用于本发明，在一些实施方式中，步骤(1)中的微晶玻璃用组合物在三维混料机中进行混合。
在步骤(1)中，只要能实现本发明的目的，进行升温熔融的仪器没有限制，在一些优选的实施方式中，将微晶玻璃用组合物混合后的配合料置于刚玉坩埚中，并将刚玉坩埚放入管式炉中。
在本发明中，优选地，步骤(1)中升温熔融的条件至少包括：以5-8℃/min 的升温速率预热坩埚至950-1050℃，再以3-5℃/min升温速率加热至 1050-1250℃，在该温度下保温1.5-2.5h。在该优选的实施方式下能够达到相比现有技术在低能耗下实现组合物充分熔融的技术效果。
本领域技术人员应当理解的是，玻璃液经过水淬后会冷却形成固体状的玻璃渣。即在步骤(2)中玻璃液先进行水淬形成玻璃渣，然后再对玻璃渣依次进行干燥、研磨过筛得到基础玻璃粉末。
在步骤(2)中，只要能实现本发明的目的，水淬的条件没有限制，在一些优选的实施方式中，水淬时使用的水为常温水，进一步优选的，水的温度为15-20℃。
在步骤(2)中，要能实现本发明的目的，干燥的方式没有限制，在一些优选的实施方式中，步骤(2)中干燥的方式为：在鼓风干燥箱中以 100-110℃干燥30-60min。
在步骤(2)中，只要能实现本发明的目的，过筛的目数没有限制，在一些优选的实施方式中，步骤(2)中过小于200目的筛(例如过小于300目的筛、过小于400目的筛、过小于500目的筛等)。
在本发明中，优选地，在步骤(3)中，基础玻璃粉末与粘结剂的质量比为100：(5-8)；只要能实现本发明的目的，粘结剂的种类没有限制，包括但不限于聚乙烯醇溶。在一些实施方式中，所述粘结剂为聚乙烯醇溶液。
在本发明中，聚乙烯醇溶液指的是聚乙烯醇与水的混合溶液，优选地，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.1g/mol。
只要能实现本发明的目的，在步骤(3)中，压制时的压力没有限制，优选地，所述压制时的成型压力为8-15MPa(例如8MPa、9MPa、10MPa、 12MPa、15MPa等)。采用优选的实施方式能够更好的获得成型时的生坯。
只要能实现本发明的目的，在步骤(4)中，进行热处理的设备没有限制，包括但不限于高温炉。优选地，热处理的条件至少包括：以3-5℃/min 的升温速率升温至770-830℃，并在该温度下保温1-2h，再以2℃/min的升温速率升温至890-960℃，并在该温度下保温2-3h。发明人发现，使用该优选的实施方式更有利于成核结晶。
在步骤(4)中，降温的方式没有限制，优选地，所述降温的方式为自然冷却至室温。
本发明的第三方面提供了第二方面所述的方法制备得到的微晶玻璃。
优选地，所述微晶玻璃的体积密度为2.75-3.9g/cm3(例如2.75g/cm3、2.80 g/cm3、3.10g/cm3等)。
优选地，所述微晶玻璃的吸水率不大于0.5wt％。
优选地，所述微晶玻璃的抗弯强度为大于68MPa(例如大于72MPa、大于73MPa、大于75MPa等)，优选为68-76MPa。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均为市售品。
以下实施例中，体积密度参数通、吸水率参数、抗弯强度参数参照GB/T 9966《天然石材试验方法》测得。
实施例1
一种微晶玻璃用组合物，以所述微晶玻璃用组合物的总质量为基准，所述组合物包括，煤气化粗渣69wt％、化学污泥26wt％以及杂盐5wt％。
其中：
所述煤气化粗渣依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过200目筛后得到；以煤气化粗渣的灰成分的总量计，所述煤气化粗渣中的灰成分中包括如下成分：SiO254.75wt％、Al2O3 19.70wt％、Fe2O3 7.92wt％、CaO 9.29wt％、 MgO2.40wt％、Na2O1.70wt％、余量为其他A1；所述煤气化粗渣的烧失量为1.52wt％。
所述化学污泥依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过200目筛后得到；以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的灰成分中包括如下成分：CaO69.15wt％、SiO29.91wt％、MgO13.57wt％、Al2O30.72wt％、 Fe2O30.73wt％、Na2O0.89wt％、余量为其他B1；所述化学污泥的烧失量为 39.2wt％。所述杂盐依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过200目筛后得到；以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中包括如下成分：Na2O45.6wt％、SiO2 0.28wt％、Al2O3 0.01wt％、Fe2O30.04wt％、CaO 0.15wt％、 MgO0.15wt％、SO3 30.01wt％、Cl 21.11wt％、余量为其他C1；所述杂盐的烧失量为2.23wt％。
所述微晶玻璃的制备方法包括：
(1)将微晶玻璃用组合物中的各组分混合后置于刚玉坩埚并放入管式炉，以8℃/min的升温速率预热坩埚至1000℃后再以5℃/min升温速率加热至1200℃，在该温度下保温2h，使其充分熔融，制得玻璃液；
(2)将所述玻璃液先在20℃的水中经过水淬冷却形成玻璃渣，然后将玻璃渣放入鼓风干燥箱中，以105℃的温度干燥45min，最后将干燥后的玻璃渣研磨并过300目筛后得到基础玻璃粉末；
(3)将基础玻璃粉末与浓度为0.1g/mol的聚乙烯醇溶液混合后以10 MPa的成型压力为压制成生坯，其中，基础玻璃粉末与聚乙烯醇溶液的质量比为100：8；
(4)将所述生坯放入高温炉内，以5℃/min的升温速率加热至820℃，保温1h，再以2℃/min的升温速率加热至950℃，保温2h，随炉自然冷却至室温，制得微晶玻璃。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例2
其他同实施例1，不同之处在于，所述组合物包括，煤气化粗渣73wt％、化学污泥22wt％以及杂盐5wt％。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例3
其他同实施例1，不同之处在于，所述组合物包括，煤气化粗渣72wt％、化学污泥19wt％以及杂盐9wt％。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例4
一种微晶玻璃用组合物，以所述微晶玻璃用组合物的总质量为基准，所述组合物包括，煤气化粗渣74wt％、化学污泥20wt％以及杂盐6wt％。
其中：
所述煤气化粗渣依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过300目筛后得到；以煤气化粗渣的灰成分的总量计，所述煤气化粗渣中的灰成分中包括如下成分：SiO251.30wt％、Al2O3 18.20wt％、Fe2O3 7.90wt％、CaO 7.80wt％、 MgO 2.50wt％、Na2O1.20wt％、余量为其他A1；所述煤气化粗渣的烧失量为1.15wt％；
所述化学污泥依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过300目筛后得到；以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的灰成分中包括如下成分：CaO72.2 wt％、SiO29.82wt％、MgO13.36 wt％、Al2O30.68 wt％、Fe2O3 0.69 wt％、Na2O1.19 wt％、余量为其他B1；所述化学污泥的烧失量为42.3wt％；
所述杂盐依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过300目筛后得到；以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中包括如下成分：Na2O 42.20 wt％、SiO2 1.77wt％、Al2O3 0.62wt％、Fe2O3 0.16wt％、CaO 0.25wt％、MgO 0.10wt％、SO3 38.50wt％、Cl12.65wt％、余量为其他C1；所述杂盐的烧失量为1.86wt％。
所述微晶玻璃的制备方法包括：
(1)将微晶玻璃用组合物中的各组分混合后置于刚玉坩埚并放入管式炉，以6℃/min的升温速率预热坩埚至950℃后再以4℃/min升温速率加热至1050℃，在该温度下保温1.5h，使其充分熔融，制得玻璃液；
(2)将所述玻璃液先在15℃的水中经过水淬冷却形成玻璃渣，然后将玻璃渣放入鼓风干燥箱中，以100℃的温度干燥60min，最后将干燥后的玻璃渣研磨并过400目筛后得到基础玻璃粉末；
(3)将基础玻璃粉末与浓度为0.1g/mol的聚乙烯醇溶液混合后以8 MPa的成型压力为压制成生坯，其中，基础玻璃粉末与聚乙烯醇溶液的质量比为100：5；
(4)将所述生坯放入高温炉内，以3℃/min的升温速率加热至770℃，保温1.5h，再以1℃/min的升温速率加热至890℃，保温3h，随炉自然冷却至室温，制得微晶玻璃。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例5
一种微晶玻璃用组合物，以所述微晶玻璃用组合物的总质量为基准，所述组合物包括，煤气化粗渣69wt％、化学污泥26wt％以及杂盐5wt％。
其中：
所述煤气化粗渣依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过300目筛后得到；以煤气化粗渣的灰成分的总量计，所述煤气化粗渣中的灰成分中包括如下成分：SiO255.20wt％、Al2O3 16.80wt％、Fe2O3 5.60wt％、CaO 10.40wt％、 MgO 1.70wt％、Na2O0.90wt％、余量为其他A1；所述煤气化粗渣的烧失量为38.2wt％；所述煤气化粗渣的烧失量为1.82wt％；
所述化学污泥依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过300目筛后得到；以化学污泥的灰成分的总量计，所述化学污泥的灰成分中包括如下成分：CaO 74.50wt％、SiO29.76wt％、MgO 13.20wt％、Al2O3 0.55wt％、Fe2O3 0.69wt％、Na2O 0.93wt％、余量为其他B1；所述化学污泥的的烧失量为38.2 wt％；
所述杂盐依次经过干燥至含水量小于2wt％、研磨、过300目筛后得到；以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中包括如下成分：Na2O 42.99 wt％、SiO2 0.34wt％、Al2O3 0.03wt％、Fe2O3 0.05wt％、CaO 0.18wt％、MgO 0.08wt％、SO3 52.35wt％、Cl3.36wt％、余量为其他C1；所述杂盐的烧失量为2.86wt％。
所述微晶玻璃的制备方法包括：
(1)将微晶玻璃用组合物中的各组分混合后置于刚玉坩埚并放入管式炉，以5℃/min的升温速率预热坩埚至1050℃后再以3℃/min升温速率加热至1250℃，在该温度下保温2.5h，使其充分熔融，制得玻璃液；
(2)将所述玻璃液先在20℃的水中经过水淬冷却形成玻璃渣，然后将玻璃渣放入鼓风干燥箱中，以110℃的温度干燥30min，最后将干燥后的玻璃渣研磨并过500目筛后得到基础玻璃粉末；
(3)将基础玻璃粉末与浓度为0.1g/mol的聚乙烯醇溶液混合后以15 MPa的成型压力为压制成生坯，其中，基础玻璃粉末与聚乙烯醇溶液的质量比为100：6；
(4)将所述生坯放入高温炉内，以4℃/min的升温速率加热至830℃，保温2h，再以3℃/min的升温速率加热至960℃，保温2h，随炉自然冷却至室温，制得微晶玻璃。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例6
其他同实施例1，不同之处在于，所述组合物包括，煤气化粗渣55wt％、化学污泥40wt％以及杂盐5wt％。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例7
其他同实施例1，不同之处在于，所述组合物包括，煤气化粗渣85wt％、化学污泥13wt％以及杂盐2wt％。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例8
其他同实施例1，不同之处在于，所述微晶玻璃的制备方法的步骤(1) 为：将微晶玻璃用组合物中的各组分混合后置于刚玉坩埚并放入管式炉，在 1500℃下保温5h，使其充分熔融，制得玻璃液。
微晶玻璃的性能如表1所示。
实施例9
其他同实施例1，不同之处在于，所述微晶玻璃的制备方法的步骤(4) 为：将生坯放入高温炉内，以5℃/min的升温速率加热至870℃，保温1h，再以2℃/min的升温速率加热至1000℃，保温2h，随炉自然冷却至室温，制得微晶玻璃。
实施例10
其他同实施例1，不同之处在于，所述微晶玻璃的制备方法的步骤(4) 为：将生坯放入高温炉内，以5℃/min的升温速率加热至730℃，保温1h，再以2℃/min的升温速率加热至850℃，保温2h，随炉自然冷却至室温，制得微晶玻璃。
微晶玻璃的性能如表1所示。
对比例1
其他同实施例1，不同之处在于，使用CaO替代化学污泥，使用Na2O 替代杂盐。
表1
Figure BDA0003573976190000151
Figure BDA0003573976190000161
通过表1的结果可以看出，综合考虑能耗及煤气化粗渣的利用率，采用本发明的实施例1-5具有更好的效果，并且本发明的组合物较低的升温熔融和热处理温度下能够得到较高的抗弯强度、低吸水率和较高的体积密度的微晶玻璃。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微晶玻璃用组合物，其特征在于，所述组合物包括煤气化粗渣、化学污泥、杂盐。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，
以所述微晶玻璃用组合物的总质量为基准，所述组合物包括，煤气化粗渣60-80wt％、化学污泥10-37wt％、杂盐3-15wt％；
优选地，所述组合物包括，煤气化粗渣65-75wt％、化学污泥15-30wt％、杂盐5-10wt％；和/或
所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐各自的含水量小于2wt％；和/或
所述煤气化粗渣、化学污泥和杂盐各自的平均粒径小于100目。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，
以煤气化粗渣的灰成分的总量计：
所述煤气化粗渣的灰成分中SiO2的质量百分数大于45wt％，优选为51.3-55.2wt％；和/或
所述煤气化粗渣的灰成分中Fe2O3的质量百分数小于10wt％，优选为5.6-8.0wt％；和/或
所述煤气化粗渣的灰成分中Al2O3的质量百分数小于30wt％，优选为16.8-19.7wt％；和/或
所述煤气化粗渣的灰成分中CaO的质量百分数小于15wt％，优选为7.6-10.6wt％。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的组合物，其中，
所述化学污泥的烧失量小于45wt％，优选为38-43wt％；和/或
以化学污泥的灰成分的总量计：
所述化学污泥的灰成分中CaO的质量百分含量大于60wt％，优选为69.15-74.5wt％；和/或
所述化学污泥的灰成分中SiO2的质量百分数小于15wt％，优选为9.76-9.91wt％；和/或
所述化学污泥的灰成分中MgO的质量百分数小于15wt％，优选为13.2-13.57wt％；和/或
以杂盐的灰成分的总量计：
所述杂盐的灰成分中Na2O的质量百分含量大于40wt％，优选为42.99-45.6wt％。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，
以煤气化粗渣的灰成分的总量计，所述煤气化粗渣中的灰成分中包括如下成分：SiO251.3-55.2wt％、Al2O3 16.8-19.7wt％、Fe2O3 5.6-8.0wt％、CaO7.6-10.6wt％、余量为其他不可避免的无机氧化物组分A；和/或
所述化学污泥的烧失量38-43wt％，以化学污泥的灰成分的总量计，灰成分中包括如下组分：CaO69.15-74.5wt％、SiO29.76-9.91wt％、MgO13.2-13.57wt％、余量为其他不可避免的组分B；和/或
以杂盐的灰成分的总量计，所述杂盐的灰成分中包括如下成分：Na2O42.99-45.6wt％、余量为其他不可避免的组分C。
6.一种制备微晶玻璃的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将权利要求1-5中任意一项所述的微晶玻璃用组合物中各组分混合后升温熔融得到玻璃液；
(2)将所述玻璃液依次经过水淬、干燥、研磨过筛得到基础玻璃粉末；
(3)将所述基础玻璃粉末与粘结剂混合后压制成生坯；
(4)将所述生坯进行热处理后降温得到微晶玻璃。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
步骤(1)中升温熔融的条件至少包括：以5-8℃/min的升温速率预热坩埚至950-1050℃，再以3-5℃/min升温速率加热至1050-1250℃，在该温度下保温1.5-2.5h。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，
在步骤(2)中，水淬时使用的水为常温自来水，优选的，自来水的温度为15-20℃；和/或
步骤(2)中干燥的方式为：在鼓风干燥箱中以100-110℃干燥30-60min；和/或
步骤(2)中过小于200目的筛；和/或
在步骤(3)中，基础玻璃粉末与粘结剂的质量比为100：(5-8)；和/或
在步骤(3)中，所述压制时的成型压力为8-15MPa；和/或
在步骤(4)中，热处理的条件至少包括：以3-5℃/min的升温速率升温至770-830℃，并在该温度下保温1-2h，再以1-3℃/min的升温速率升温至890-960℃，并在该温度下保温2-3h。
9.由权利要求6-8任意一项方法制备得到的微晶玻璃。
10.根据权利要求9所述的微晶玻璃，其中，
所述微晶玻璃的体积密度为2.70-3.9g/cm3；和/或
所述微晶玻璃的吸水率不大于0.5wt％；和/或
所述微晶玻璃的抗弯强度为大于68MPa，优选为68-76MPa。
CN202210334262.6A 2022-03-30 2022-03-30 微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法 Pending CN114835396A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210334262.6A CN114835396A (zh) 2022-03-30 2022-03-30 微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210334262.6A CN114835396A (zh) 2022-03-30 2022-03-30 微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114835396A true CN114835396A (zh) 2022-08-02

Family

ID=82564943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210334262.6A Pending CN114835396A (zh) 2022-03-30 2022-03-30 微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114835396A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1807311A (zh) * 2006-01-25 2006-07-26 中国地质大学（武汉） 污泥微晶玻璃及其制备方法
CN102491640A (zh) * 2011-11-21 2012-06-13 北京科技大学 一种利用冶金渣协同处理市政污泥制备微晶玻璃的方法
CN102887642A (zh) * 2012-10-18 2013-01-23 中原工学院 一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法
CN105130186A (zh) * 2015-08-19 2015-12-09 安徽建筑大学 一种煤矸石微晶玻璃及其制备方法
CN105174725A (zh) * 2015-08-17 2015-12-23 昆明理工大学 一种微晶玻璃及其制备方法
CN106186702A (zh) * 2016-07-22 2016-12-07 南通大明玉新材料科技有限公司 一种利用废渣制备微晶材料的方法
CN108191247A (zh) * 2018-03-26 2018-06-22 中原工学院 一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法
CN108640523A (zh) * 2018-08-13 2018-10-12 北京科技大学 一种垃圾焚烧灰渣协同酸洗污泥制备微晶玻璃的方法
CN110981202A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 北方民族大学 一种微晶玻璃及其制备方法
CN113087398A (zh) * 2021-04-13 2021-07-09 山东建筑大学 一种由煤气化炉渣制备的微晶玻璃及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1807311A (zh) * 2006-01-25 2006-07-26 中国地质大学（武汉） 污泥微晶玻璃及其制备方法
CN102491640A (zh) * 2011-11-21 2012-06-13 北京科技大学 一种利用冶金渣协同处理市政污泥制备微晶玻璃的方法
CN102887642A (zh) * 2012-10-18 2013-01-23 中原工学院 一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法
CN105174725A (zh) * 2015-08-17 2015-12-23 昆明理工大学 一种微晶玻璃及其制备方法
CN105130186A (zh) * 2015-08-19 2015-12-09 安徽建筑大学 一种煤矸石微晶玻璃及其制备方法
CN106186702A (zh) * 2016-07-22 2016-12-07 南通大明玉新材料科技有限公司 一种利用废渣制备微晶材料的方法
CN108191247A (zh) * 2018-03-26 2018-06-22 中原工学院 一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法
CN108640523A (zh) * 2018-08-13 2018-10-12 北京科技大学 一种垃圾焚烧灰渣协同酸洗污泥制备微晶玻璃的方法
CN110981202A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 北方民族大学 一种微晶玻璃及其制备方法
CN113087398A (zh) * 2021-04-13 2021-07-09 山东建筑大学 一种由煤气化炉渣制备的微晶玻璃及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shang et al. Production of glass-ceramics from metallurgical slags
CN105417950B (zh) 一种微晶材料助熔成核剂及其制备方法
CN109052969B (zh) 一种利用钙铁榴石型赤泥生产微晶玻璃的方法
CN108503224B (zh) 一种以煤矸石和稻壳灰为主要原料的微晶玻璃及其制备方法
CN104556702B (zh) 一种利用冶金渣制备高碱度微晶玻璃的方法
CN105731808A (zh) 一种制备微晶玻璃的方法
CN110950644A (zh) 一种钢渣烧结砖及其制备方法
CN113651538A (zh) 一种熔融垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃的方法
CN111320388A (zh) 一种烟化炉渣协同烧结制备选铁尾渣微晶玻璃的方法
CN111892389A (zh) 一种多元复合熔剂低温烧成大理石瓷砖坯料及其制备方法
WO2023273897A1 (zh) 一种光伏废渣和有色金属冶炼铁渣协同制备硅铁合金和微晶玻璃的方法
CN105152536A (zh) 一种利用铬铁合金渣合成微晶玻璃材料的方法
CN1117029A (zh) 用黄金尾矿生产微晶玻璃制品的方法
CN110066114B (zh) 一种利用硅锰渣制备颜色可调控的透明玻璃陶瓷的方法
CN114835396A (zh) 微晶玻璃用组合物、微晶玻璃及其制备方法
CN108947258B (zh) 一种以含氯提钛渣为原料的微晶玻璃
CN113548842B (zh) 一种利用灰渣制备免烧砖的方法
CN108395103B (zh) 一种利用白云鄂博尾矿和粉煤灰制备的体析晶α堇青石微晶玻璃及其制备方法
CN108083644A (zh) 一种利用熔融高炉渣制备微晶玻璃的方法
CN115677226B (zh) 一种烧结法制备微晶玻璃的方法
CN109133650B (zh) 一种利用含氯提钛渣制备微晶玻璃的方法
CN112125516A (zh) 一种用于含铁镍渣制作微晶玻璃的添加剂及方法
CN113754285B (zh) 一种膨润土尾矿基生态微晶玻璃
CN115403253B (zh) 一种高强度耐高温泡沫玻璃的生产工艺
CN115490429B (zh) 用于制备微晶玻璃的组合物、微晶玻璃及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination