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

一种废渣微晶玻璃及其制备方法
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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