一种玻璃配合料粒/块的制备方法技术

一种玻璃配合料粒/块的制备方法，其主要特征是：将玻璃配合料中的石英砂及长石，或碎玻璃，或石英砂、长石及碎玻璃，置于粉磨机中进行粉磨，至粒度降低至200目大于80％,并且进行粉磨的配合料量不少于配合料总质量的20％；将粉磨后的粉料或浆料与玻璃配合料中的粉状纯碱、芒硝、白云石及石灰石进行混合，再与水混合均匀，使配合料混合物水分含量的质量百分比为8-15％；采用制球机或压块机对润湿的配合料混合物进行粒化或块化；将粒化的配合料放置3天以上。本发明专利技术实现了玻璃配合料粒化过程中在无外加粘结剂条件下的自粘结；无需对原料的粒度下限进行控制，降低了原料成本，提高了资源的有效利用率；消除了玻璃配合料以散状给入熔窑带来的一系列弊端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃配合料制备方法。
技术介绍
玻璃配合料是由石英砂、长石、石灰石、白云石、纯碱、芒硝及碎玻璃等矿物或者化 工原料按照一定的比例混合而成的。按照现有的方法，这种经过均匀混合的玻璃配合料以 散状的形态投入到玻璃熔窑内进行熔化。但这种传统工艺存在一系列缺陷，例如：（1)在混 合、输送、储存、卸料过程中易发生分层（或离析）现象，甚至结成料团，使得混合均匀度变 差进而影响熔化质量。（2)这些散状的原料进入窑内后，在窑内极易引起粉尘飞扬使窑体侵 蚀、并堵塞蓄热室。（3)这些散状堆积的配合料带入大量空气，影响导热性，降低熔化效率， 并在玻璃熔体内产生难以去除的微气泡。（4)为了降低这些不利因素的影响，现有的玻璃原 料原料标准不得不对各种原料粒度组成提出了较严格的限制，例如石英砂中小于〇. Imm的 颗粒含量不能超过5%，这就意味着大量的细粉不得不分离出去，得不到有效的利用，据统 计，起码有20%的石英砂资源不得不被抛弃，造成资源浪费和环境问题。 对配合料进行粒化（压块或者成球）是解决上述问题的较好方案。粒化后的玻璃 配合料不仅消除了粉尘和分层消除，还由于颗粒之间接触面积的大大增加，增强了低温反 应程度；粒化后的配合料可使导热系数增加，进而提高熔化率；通过粒化处理，较细的石英 砂也可以得到利用。因此，配合料粒化处理可以提高配合料的均匀度、提高熔化率、延长熔 窑寿命、改善工作环境、提高资源的利用率。 但迄今为止，玻璃配合料的粒化仍然停留在试验阶段，尚未取得大规模工业应用， 许多关键技术尚未取得突破，制约了这项技术的进一步发展。瓶颈之一是玻璃配合料的粘 结问题。由于玻璃原料本身不具有粘性，在粒化或压块过程中为了保证足够的强度以防在 运输过程中的破碎，必须要加入某种粘结剂或者进行烧结。烧结的成本太高难以应用，而如 果采用粘结剂的话，则要求粘结剂低价、无毒、无腐蚀性、不能含有对玻璃有害的组分，目前 尚未发现符合这些要求的粘结剂，如单独以水作为粘结剂时，粒化料的强度很低，不能满足 输送的需要。曾有人以膨润土、水玻璃和淀粉为粘结剂（CN101913752)，还有人用水玻璃 (硅酸钠）、纸浆废液、油水废液和淀粉废液（CN101318762A)为粘结剂的报道。但这些粘结 剂均存在缺陷，它们不同程度存在着有毒有害、成本过高或者对玻璃有潜在危害。 专利技术专利CN101891368B玻璃粒化料及其制备方法，用压块机对小于0. 4mm的粉料 进行粘结粒化，再给入烘干机进行烘干。所采用的粘结剂为氢氧化钠或水玻璃或氢氧化钙。 迄今为止，所有关于玻璃配合料粒化的方法都需要外加粘结剂。不外加任何粘结 剂，利用机械力化学效应的方法未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不需要外加其他粘结剂，即可实现玻璃配合料粒/块 化过程中自粘结的玻璃配合料粒/块的制备方法。 本专利技术主要是基于碱-硅酸反应和机械力化学效应原理，提出了一种全新的玻璃 配合料的制备方法，通过将玻璃原料中石英砂、长石和碎玻璃进行粉磨，利用机械力化学效 应提高SiO 2的活性，再利用碱-硅酸反应，使活性SiO 2与纯碱发生化学反应生成具有胶粘 性的硅酸钠，实现玻璃配合料的自粘结。 本专利技术采用如下技术方案： (1)粉磨：将玻璃配合料中的石英砂及长石，或碎玻璃，或石英砂、长石及碎玻璃， 置于粉磨机中进行粉磨，至粒度降低至200目大于80%，并且进行粉磨的配合料量不少于 配合料总量的20% (wt)。该粉磨作业可以采用各种粉磨设备，粉磨过程既可以采用干法作 业也可以采用湿法作业。粉磨的时间越长，活性SiO 2的含量越多，通过碱-硅酸反应生成 的胶粘物质就越多，粒化料的强度也越大。 ⑵混合：将粉磨后的粉料或浆料与玻璃配合料中的粉状纯碱（Na2C03)、芒硝 (Na2SO4)、白云石及石灰石进行混合，再与水混合均匀，使配合料混合物水分含量为8-15% (质量百分比）。 (3)压块：采用制球机或压块机对润湿的配合料混合物进行粒化或块化。 (4)养护：将粒化的配合料放置3天以上，待其水化硬化，其硬度随时间延长而增 大，根据不同的运输条件，选择合适的放置时间。 本专利技术的作用机理：近年来，随着仿地成岩理论的深化，人们越来越认识到，许多 矿物都具有潜在活性，在某些特定的条件下，这种活性可以被激发出来，机械力化学效应 就是激发其活性的有效方法。所谓机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质发 生结构及物理化学性质变化的过程。在机械力的不断作用下，起始阶段主要是物质颗粒尺 寸的减小和比表面积的增大，但是达到一定程度后，由于小颗粒的聚集而出现粉碎平衡，随 着机械力的持续作用，物质不断吸收和积累能量，提供了晶型转变所需的热力学条件，产生 晶格形变和缺陷，使之发生结构转变，引起物质颗粒细化、产生裂纹、比表面积增加等。这些 变化最终会引起物质的分散度、溶解度、溶解速率、密度、吸附性、导电性、催化性、烧结性、 离子交换能力和置换能力、表面自由能等理化性质的改变，可引起物质化学键的断裂，生成 不饱和基团、自由离子和电子，产生新的表面，造成晶格缺陷，使物质内能增高，处于一种不 稳定的化学活性状态，并使许多在常压、室温条件下不能发生的反应成为可能。 采用粉磨机（例如球磨机）对玻璃配合料进行粉磨是产生机械力化学效应的有效 方法，在粉磨过程中，随着粒度的不断减小，表面能不断提高，团聚现象就越来越剧烈，这就 使自粘结成为可能。 玻璃配合料中的石英砂和长石占全部玻璃原料的55_75(wt) %左右，其中的主要 成分是SiO2，试验证明，在粉磨过程中，随着粒度的降低、比表面积的增加，石英砂颗粒表面 的断裂键增多，并出现无定形层，X射线衍射分析表明表面的微晶化甚至非晶化程度增加， 石英砂和长石中的SiO 2活性会得到进一步提高；玻璃配合料中还含有纯碱（Na2CO3),其水 解生成NaOH，在这种强碱性激发剂的作用下，活性SiO 2可以与碱性组分发生碱-硅酸反 应，形成具有胶凝性的硅酸钠。 2Na0H+nSi02+H20 - Na2O · nSi02 · nH20 (I) 玻璃原料中还包含有15-35 (wt) % d的碎玻璃，其中含有大量的非晶态的SiO2，其 活性远远大于晶体的SiO2，在粉磨过程中，其活性也会进一步增加。这些活性SiO 2都有可 能和碱发生碱-硅酸反应反应。此外，也可以和玻璃配合料中的氧化钙反应生成水化硅 酸妈，也是一种凝胶，产生胶粘性。对这种性质加以利用，就有可能实现玻璃配合料的自粘 结，为配合料的粒化创造条件。 按照玻璃理论，玻璃配合料的溶化时间主要是由3102原料的熔化时间决定的，如 粒度为〇. 4_硅砂的溶化时间仅仅为粒度0. 8_硅砂溶化时间的1/4。鲍特维金提出了下 面的公式来计算石英颗粒的大小对于玻璃形成时间的影响： t = 0. 125^03 (2) 式中t一玻璃形成时间，min ;D-原始石英颗粒直径，cm !K1-与玻璃成分和温度 有关的常数。 可以看出，玻璃形成时间与石英颗粒直径成三次方关系，说明颗粒的直径对于玻 璃的形成时间有很大的影响。在经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃配合料粒/块的制备方法，其特征在于：(1)粉磨：将玻璃配合料中的石英砂及长石，或碎玻璃，或石英砂、长石及碎玻璃，置于粉磨机中进行粉磨，至粒度降低至200目大于80％,并且进行粉磨的配合料量不少于配合料总质量的20％；(2)混合：将粉磨后的粉料或浆料与玻璃配合料中的粉状纯碱、芒硝、白云石及石灰石进行混合，再与适量水混合均匀，使配合料混合物水分含量的质量百分比为8‑15％；(3)压块：采用制球机或压块机对润湿的配合料混合物进行粒化或块化；(4)养护：将粒化的配合料放置3天以上，待其水化硬化。

【技术特征摘要】
1. 一种玻璃配合料粒/块的制备方法，其特征在于： (1) 粉磨：将玻璃配合料中的石英砂及长石，或碎玻璃，或石英砂、长石及碎玻璃，置于 粉磨机中进行粉磨，至粒度降低至200目大于80%，并且进行粉磨的配合料量不少于配合 料总质量的20% ; (2) 混合：将粉磨后的粉料或浆料与玻璃配合料中的粉状纯碱、芒硝、白云石及石灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪力，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13