CN1868946A - 一种废渣微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业废弃物的综合利用制备微晶玻璃。一种废渣微晶玻璃,其特征在于该废渣微晶玻璃的制备原料主要为黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃,并根据该废渣微晶玻璃的化学组成要求加入辅料,所述的黄磷炉渣、钽铌尾矿、废玻璃和辅料各原料所占重量百分比为:黄磷炉渣28-55、钽铌尾矿10-30、废玻璃10-18、辅料3-45,该废渣微晶玻璃的化学组成按重量百分比为:SiO2 55~71,Al2O3 3~10,CaO 16~30,ZnO 2~4,BaO1~4,Na2O+K2O+Li2O 1~10,P2O5 0~3,B2O3 0~3。本发明具有工业废弃物利用种类多、利用率高、原料成本低、熔化温度低、热处理时间短的优点。产品可制成不同厚度的板材、管材,广泛应用于化工、建筑等领域。
Description
技术领域
本发明涉及工业废弃物的综合利用制备微晶玻璃,具体涉及一种用黄磷炉渣,钽铌尾矿和废玻璃作为主要原料生产废渣微晶玻璃。
背景技术
废渣微晶玻璃是利用工业炉渣或矿渣为原料制造的硅酸盐微晶玻璃,我国非常重视尾矿微晶玻璃的开发研究,废渣微晶玻璃是国家“九五”计划和2010年远景规划中“资源综合利用科技专项行动”的战略重点之一。这种微晶玻璃既可以用于制作工业产品,如水泵壳体、化学反应罐的内壁或衬里材料等,又可以用作建筑装饰材料。其原料为工业废渣,来源广泛、成本低,因而受到人们广泛的重视,也进行了大量研究。上海玻璃器皿二厂用粉煤灰制造出了黑色微晶玻璃(CN85100521),重庆市硅酸盐研究所用含钛炉渣直接制造出了微晶玻璃制品(CN89105864.8),重庆建筑工程学院利用废铬渣制造出了微晶玻璃建筑饰面板(CN90106159.X)。这些研究工作对建设节约型社会,促进经济循环发展做出了很大的贡献。但是这些发明都是利用一种工业炉渣或矿渣制备微晶玻璃,而多种废渣的综合利用制备微晶玻璃还未见报道。
目前在我国黄磷行业的生产中,每生产1吨黄磷就要排出10吨炉渣,每年排出的黄磷炉渣总量达300多万吨。除了一小部分作为铺路材料和低标号水泥原料外,大部分未被利用,这样不但占用了大量土地资源,还造成环境的污染。此外,钽铌尾矿和废玻璃的排出量也很大。资源未得到充分的利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业废弃物利用种类多、利用率高、成本低的废渣微晶玻璃及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种废渣微晶玻璃,其特征在于该废渣微晶玻璃的制备原料主要为黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃,并根据该废渣微晶玻璃的化学组成要求加入辅料,所述的黄磷炉渣、钽铌尾矿、废玻璃和辅料各原料所占重量百分比为:黄磷炉渣28-55、钽铌尾矿10-30、废玻璃10-18、辅料3-45,该废渣微晶玻璃的化学组成按重量百分比为:
SiO2 55~71,
Al2O3 3~10,
CaO 16~30,
ZnO 2~4,
BaO 1~4,
Na2O+K2O+Li2O 1~10,
P2O5 0~3,
B2O3 0~3。
所述废渣微晶玻璃的主晶相为硅灰石、α-方石英和二硅酸锂。
所述的Na2O+K2O+Li2O中,Na2O、K2O、Li2O各组分所占重量百分比为:Na2O35-65、K2O 35-65、Li2O 0-30。
所述的辅料为石英砂、氧化锌和碳酸钡,各原料所占重量百分比为:石英砂10-90、氧化锌5-45、碳酸钡5-45。
本发明所用黄磷矿渣的主要组成的重量百分比范围如表1.
表1.黄磷矿渣的主要组成范围(重量百分比)
氧化物名称 | P2O5 | SiO2 | CaO | SiO2/CaO |
组成范围 | 1.0-3.0 | 25.0-55.0 | 30.0-60.0 | 0.5-1.5 |
本发明所用钽铌尾矿的主要组成的重量百分比范围如表2。
表2.钽铌尾矿的主要组成范围(重量百分比)
氧化物名称 | SiO2 | Al2O3 | Na2O | K2O | Li2O |
组成范围 | 70.0-78.0 | 13.0-18.0 | 4.0-7.0 | 1.0-2.5 | 0-1.0 |
本发明所用废玻璃的主要组成的重量百分比范围如表3。
表3.废玻璃的主要组成范围(重量百分比)
氧化物名称 | SiO2 | Al2O3 | CaO | Na2O | K2O |
组成范围 | 70.0-78.0 | 0.8-1.2 | 7.0-13.0 | 10.0-14.0 | 0.2-0.6 |
上述一种废渣微晶玻璃的制备方法,其特征在于它包括如下步骤:
1).原料均化:将用于生产微晶玻璃的黄磷矿渣、钽铌尾矿和废玻璃分别均化处理,检验化学组成;
2).配料:根据黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃化学组成分析以及对产品的要求,按重量百分比配料:黄磷炉渣28-55、钽铌尾矿10-30、废玻璃10-18、辅料3-45,使废渣微晶玻璃按重量百分比化学组成在如下范围内:
SiO2 55~71,
Al2O3 3~10,
CaO 16~30,
ZnO 2~4,
BaO 1~4,
Na2O+K2O+Li2O 1~10,
P2O5 0~3,
B2O3 0~3;
3).混合:将黄磷炉渣、钽铌尾矿、废玻璃和辅料采用机械混合机混合,混料时间为5-30min,得配合料;
4).熔制:配合料在玻璃池窑中熔化,熔化温度为1300-1380℃;
5).水淬:将熔化好的玻璃液直接水淬成玻璃粒料,干燥后分级;
6).铺料:将干燥分级后的玻璃粒料铺于耐火材料模具上,铺料厚度为8-30mm;
7).烧结晶化:将铺上玻璃粒料的耐火材料模具放在晶化窑中进行晶化处理,晶化温度为800-1100℃,晶化时间为30-180min,晶化后冷却至室温;
8).冷加工:冷却至室温的为微晶玻璃半成品,经过打磨,抛光,最后成为成品。
本发明采用黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃作为主要原料生产制造微晶玻璃,消耗大量黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃,能有效的节约资源,保护环境;工业废弃物利用种类多、利用率高。该废渣微晶玻璃具有原料成本低、熔化温度低、热处理时间短的优点。该废渣微晶玻璃还具有机械强度高、耐腐蚀性能好、硬度大、耐磨等优良的性能,产品可制成不同厚度的板材、管材,广泛应用于化工、建筑等领域,如可作为耐磨、耐腐蚀材料或建筑装饰材料。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
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,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1:
如图1所示,黄磷矿渣主要化学组成为(重量百分比):P2O5:2.40%,SiO2:41.72%,CaO:51.95%;钽铌尾矿主要化学组成为(重量百分比):SiO2:75.74%,Al2O3:14.91%,Na2O:4.30%,K2O:1.87%,CaO:1.23%;废玻璃化学组成为(重量百分比):SiO2:73.00%,Al2O3:1.00%,Na2O:13.00%,K2O:0.50%,CaO:12.50%。按如下比例配料(重量百分比之):黄磷矿渣:29.13,钽铌尾矿:26.05,废玻璃:13.82,石英砂:26.56,氧化锌:1.94,碳酸钡:2.50。
黄磷矿渣、钽铌尾矿和废玻璃预先经过均化、破碎和过筛,保证原料组成的均匀。将各种原料称量好后进行混合,制备成玻璃配合料。配合料在1340±10℃进行熔化和澄清,熔化好的玻璃液水淬后干燥分级。然后将干燥的玻璃粒料平铺于耐火材料模具上,铺料厚度为22mm。铺料并刮平后,将铺了粒料的棚板放入晶化窑中进行晶化处理,其中核化温度为820℃,晶化温度为1030℃,晶化时间为60分钟。经过核化和晶化处理的玻璃粒料烧结为一个整体,并析出大量硅灰石晶体。接着在620℃退火2小时,然后降温到室温,最后对玻璃板进行打磨和抛光。
实施例2:
黄磷矿渣主要化学组成为(重量百分比):P2O5:2.18%,SiO2:37.95%,CaO:46.09%;钽铌尾矿主要化学组成为(重量百分比):SiO2:71.60%,Al2O3:16.45%,Na2O:6.60%,K2O:2.20%;废玻璃化学组成为(重量百分比):SiO2:73.00%,Al2O3:1.00%,Na2O:13.00%,K2O:0.50%,CaO:12.50%。按如下比例配料(重量百分比之):黄磷矿渣:37.26,钽铌尾矿:11.18,废玻璃:15.84,石英砂:31.45,氧化锌:1.86,碳酸钡:2.41。
黄磷矿渣、钽铌尾矿和废玻璃预先经过均化、破碎和过筛,保证原料组成的均匀。将各种原料称量好后进行混合,制备成玻璃配合料。配合料在1370±10℃进行熔化和澄清,熔化好的玻璃液水淬后干燥分级。然后将干燥的玻璃粒料平铺于耐火材料模具上,铺料厚度为10mm。铺料并刮平后,将铺了粒料的棚板放入晶化窑中进行晶化处理,其中核化温度为840℃,晶化温度为1050℃,晶化时间为80分钟。经过核化和晶化处理的玻璃粒料烧结为一个整体,并析出大量硅灰石晶体。接着在620℃退火2小时,然后降温到室温,最后对玻璃板进行打磨和抛光。
实施例3:
黄磷矿渣主要化学组成为(重量百分比):P2O5:2.18%,SiO2:37.95%,CaO:46.09%;钽铌尾矿主要化学组成为(重量百分比):SiO2:75.74%,Al2O3:14.91%,Na2O:4.3%,K2O:1.87%,CaO:1.23%;废玻璃化学组成为(重量百分比):SiO2:73.00%,Al2O3:1.00%,Na2O:13.00%,K2O:0.50%,CaO:12.50%。按如下比例配料(重量百分比之):黄磷矿渣:52.86,钽铌尾矿:28.71,废玻璃:10.44,石英砂:4.00,氧化锌:1.74,碳酸钡:2.25。
黄磷矿渣、钽铌尾矿和废玻璃预先经过均化、破碎和过筛,保证原料的组成均匀。将各种原料称量好后进行混合,制备成玻璃配合料。配合料在1370±10℃进行熔化和澄清,熔化好的玻璃液水淬后干燥分级。然后将干燥的玻璃粒料平铺耐火材料模具上,铺料厚度为12mm。铺料并刮平后,将铺了粒料的棚板放入晶化窑中进行晶化处理,其中核化温度为860℃,晶化温度为1100℃,晶化时间为40分钟。经过核化和晶化处理的玻璃粒料烧结为一个整体,并析出大量硅灰石晶体。接着在630℃退火2小时,然后降温到室温,最后对玻璃板进行打磨和抛光。
Claims (3)
1.一种废渣微晶玻璃,其特征在于该废渣微晶玻璃的制备原料主要为黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃,并根据该废渣微晶玻璃的化学组成要求加入辅料,所述的黄磷炉渣、钽铌尾矿、废玻璃和辅料各原料所占重量百分比为:黄磷炉渣28-55、钽铌尾矿10-30、废玻璃10-18、辅料3-45,该废渣微晶玻璃的化学组成按重量百分比为:
SiO2 55~71,
Al2O3 3~10,
CaO 16~30,
ZnO 2~4,
BaO 1~4,
Na2O+K2O+Li2O 1~10,
P2O5 0~3,
B2O3 0~3。
2.根据权利要求1所述的一种废渣微晶玻璃,其特征在于:所述的辅料为石英砂、氧化锌和碳酸钡,各原料所占重量百分比为:石英砂10-90、氧化锌5-45、碳酸钡5-45。
3.如权利要求1所述的一种废渣微晶玻璃的制备方法,其特征在于它包括如下步骤:
1).原料均化:将用于生产微晶玻璃的黄磷矿渣、钽铌尾矿和废玻璃分别均化处理,检验化学组成;
2).配料:根据黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃化学组成分析以及对产品的要求,按重量百分比配料:黄磷炉渣28-55、钽铌尾矿10-30、废玻璃10-18、辅料3-45,使微晶玻璃按重量百分比化学组成在如下范围内:
SiO2 55~71,
Al2O3 3~10,
CaO 16~30,
ZnO 2~4,
BaO 1~ 4,
Na2O+K2O+Li2O 1~10,
P2O5 0~3,
B2O3 0~3;
3).混合:将黄磷炉渣、钽铌尾矿、废玻璃和辅料采用机械混合机混合,混料时间为5-30min,得配合料;
4).熔制:配合料在玻璃池窑中熔化,熔化温度为1300-1380℃;
5).水淬:将熔化好的玻璃液直接水淬成玻璃粒料,干燥后分级;
6).铺料:将干燥分级后的玻璃粒料铺于耐火材料模具上,铺料厚度为8-30mm;
7).烧结晶化:将铺上玻璃粒料的耐火材料模具放在晶化窑中进行晶化处理,晶化温度为800-1100℃,晶化时间为30-180min,晶化后冷却至室温;
8).冷加工:冷却至室温的为微晶玻璃半成品,经过打磨,抛光,最后成为成品。
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