一种用含钛高炉渣制备微晶泡沫玻璃的方法技术

本发明专利技术提供一种用含钛高炉渣制备泡沫玻璃的方法，属于冶金资源综合利用与材料制备领域，其主要以含ＴｉＯ↓［２］　１４％～２９％的高炉渣为基础原料，适量引入硅质原料生成玻璃态物质，再添加发泡剂、稳泡剂、助熔剂，并以特定热处理制度制备微晶泡沫玻璃，其生产成本低、产品质量好、生产操作简单、无二次污染、制品体积密度低等优点。

Method for preparing microcrystalline foam glass by using titanium bearing blast furnace slag

The present invention provides a method for preparing titanium bearing blast furnace slag foamed glass, belongs to the comprehensive utilization of Metallurgical Resources and material preparation field, mainly containing TiO down 2 from 14% to 29% of the blast furnace slag as raw material, the amount of the introduction of siliceous material to generate glass material, adding foaming agent, foam stabilizing agent in particular, the flux, and the heat treatment system for preparation of foam glass ceramics, low production cost, good product quality, simple production and operation, no two pollution, the product volume density is low.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金资源综合利用与材料制备领域，具体涉及一 种利用含钛高炉渣制备泡沫玻璃的方法。
技术介绍
微晶泡沫玻璃由玻璃相、晶体和气孔三部分组成，在均匀分布 着大量气孔的玻璃相基体中，分布着大量的微小晶体，使玻璃与晶体网络连结 在一起，形成玻晶交织结构，是一种性能优越的新型多功能材料。美国和日本 从1992年就展开对微晶泡沬玻璃的研究工作，而我国从最近几年才开始起步， 大多数以废玻璃为主要原料制备微晶泡沫玻璃材料。国内科研工作者本着发展 循环经济，提高资源综合有效利用率的宗旨，不断寻求利用工业固体废物制备 微晶泡沫玻璃的方法。而随着钢铁企业的飞速发展，所产生的大量含Ti02的高炉废渣堆积如山， 一直以来，还没有找到较好的途径来处理。其直接堆放在露天中，占据了大量 的土地，并造成严重的污染，如何综合治理含钛高炉渣一直是环境和材料工作 者关心的问题。由于含钛高炉渣中的Ti02是性能优良的晶核剂，近年来，许多科研工作 者尝试以含钛高炉渣制备微晶泡沫玻璃。但含钛高炉渣成分较为复杂，且Ti02 含量过高，易引起晶化不均，故在微晶泡沫玻璃成分设计和热处理工艺选择上 难度很大。尽管许多学者从事以含钛高炉渣制备微晶泡沬玻璃的研究，但进展 甚微，而且多数研究的含钛高炉渣是以填料形式利用的，用量较少，不便于推 广。而以往的微晶泡沫玻璃的制备过程中的发泡和微晶化这两个过程在热处 理过程中不易兼顾，且共同制约着制品的性能。在制备微晶泡沫玻璃过程中通 常是以一个过程为主，兼顾另一过程。为了流程化作业，多以发泡过程为主， 微晶化过程为辅，对晶粒尺寸和晶粒分布的均匀程度不能很好的把握。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是解决了以往问题a、含钛高炉渣较难利用、 处理的问题；b、材料制备领域含钛高炉渣利用率偏低的问题；C、以往的微晶 泡沫玻璃的制备过程中的发泡和微晶化这两个过程在热处理过程中不易兼顾， 对晶粒尺寸和晶粒分布的均匀程度不能很好的把握问题。技术方案本技术是通过以下技术方案实现的该方法以废弃的含钛高炉渣为主要原料制备微晶泡沫玻璃，其将发泡和微 晶化处理过程单独进行，具体步骤如下a、 玻璃态原料的制备将含Ti02l4。/。 29。/o的高炉渣原料放入6(TC的烘箱 中烘干8 10h，并磨细至160 200目，再将磨细后的含钛高炉渣同硅质原料 和碳酸钠分别按照质量比为20 30: 70 80: 20 30的比例混合配料；b、 玻璃态的烧成将a步骤中制得的混合原料装入坩埚，按10 15'C/min 的升温速度升温至1350。C 140(TC温度烧3小时，保温90 180min，水淬处理， 制得基础玻璃；c、 泡沫玻璃原料的制备将碳酸钙、硼砂和磷酸钠，分别烘干磨细至180 200目；然后将b步骤中水淬后的玻璃烘干磨细至160 180目，再同磨细后 的碳酸钙、硼砂和磷酸钠共同粉磨3 10min，达到均匀混合，形成泡沬玻璃 原料待用，其中以泡沫玻璃原料的总质量计，碳酸钙0.5% 2% (质量份)，硼砂2% 8% (质量份)，磷酸钠2% 8% (质量份)，余量为水淬后的玻璃原料；d、 制备泡沫玻璃将c步骤中混合好的泡沫玻璃原料装模后以8 2CTC/min的升温速度，升温至890。C 93(TC，保温15 25min后，随炉降至 室温即得泡沫玻璃；e、 晶化泡沫玻璃将d步骤中制备好的泡沫玻璃以10 20°C/min的升温 速度升温至700 760°C，保温60 120min，使泡沫玻璃充分核化；再以8 15°C/min的升温速度，升温至800 90(TC，保温60 120min,即得充分微晶 化的泡沫玻璃；f、 退火退火时以15 20°C/min的降温速度快速降温至600 650°C， 保温50 100min，再随炉自然降温至室温，即得该微晶泡沫玻璃成品。a步骤中的硅质原料可采用石英岩、石英砂岩、石英砂、脉石英或微硅粉。 优点及效果本专利技术完全采用工业固体废弃物的含钛高炉渣作为基础原 料制得玻璃态物质，能够大量利用固体废弃物，其解决了以往的含Ti02的高 炉废渣堆积如山、没有较好的途径来处理的问题，以及其直接堆放在露天中， 占据了大量的土地，并造成严重的污染的问题；该方案中以含Ti0214% 29% 的高炉渣为基础原料，适量引入硅质原料生成玻璃态物质，再添加发泡剂、稳 泡剂、助熔剂，并以特定热处理制度制备微晶泡沫玻璃；其氧化硅含量为45% 65%，氧化钠含量为10% 25%，氧化钙含量为5% 15%。以往微晶泡沫玻璃的制备过程中的发泡和微晶化这两个过程在热处理过 程中不易兼顾，且共同制约着制品的性能。在制备微晶泡沫玻璃过程中通常是 以一个过程为主，兼顾另一过程。为了流程化作业，多以发泡过程为主，微晶 化过程为辅，对晶粒尺寸和晶粒分布的均匀程度不能很好的把握。本专利技术的特点是将发泡过程单独进行，再对制备好的泡沫玻璃进行微晶化 处理，得到微晶泡沫玻璃，既方便控制泡径大小及泡孔的分布情况，又能够很 好的控制晶粒尺寸和晶粒分布的均匀程度。所制得的微晶泡沫玻璃体积密度仅为普通矿渣微晶泡沫玻璃的2/3左右，性能十分优异。本专利技术的用含钛高炉渣生产微晶泡沫玻璃的方法，将含Ti02的高炉废渣 充分应用在制备泡沫玻璃领域，更有效的变废为宝，解决了较难利用含钛高炉 渣的问题，并且为泡沫玻璃的生产找到了十分廉价的原料，其生产成本低、产 品质量好、生产操作简单、无二次污染，其应用前景十分广泛。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作近一步说明 实施例一a、 玻璃态原料的制备将含Ti02l4。/。的高炉渣原料放入6(TC的烘箱中烘干8h，再磨细，过200目筛，再将含钛高炉渣微硅粉碳酸钠二20: 80: 25的质量比例混匀，混合配料；其氧化硅含量为62.76%,氧化钠含量为 15.20%,氧化钙含量为6. 5%;b、 玻璃态的烧成将a步骤中制得的混合原料装入坩埚，按1(TC/min 的升温速度升温至1350'C温度烧3小时烧成后，保温90min，水淬处理，制得 基础玻璃；c、 泡沫玻璃原料的制备将碳酸钙、硼砂和磷酸钠，分别烘干磨细至200 目；然后将b步骤中水淬后的玻璃烘干磨细至180目，再同磨细后的碳酸钙、 硼砂和磷酸钠共同粉磨10min，达到均匀混合，形成泡沫玻璃原料待用，其中 以泡沫玻璃原料的总质量计，作为发泡剂的碳酸钙0.5% (质量份)，作为助熔 剂硼砂5% (质量份)，作为稳泡剂的磷酸钠5% (质量份)，余量为水淬后的玻璃原料；d、 制备泡沫玻璃将c步骤中混合好的泡沫玻璃原料装模后以lO'C/min 的升温速度，升温至900'C，保温15min后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；e、 晶化泡沫玻璃将d步骤中制备好的泡沬玻璃以1(TC/min的升温速度 升温至760'C，保温120min，使泡沫玻璃充分核化；再以15°C/min的升温速 度，升温至89(TC，保温120min，使泡沫玻璃充分晶化；f、 退火退火时以20°C/min的降温速度快速降温至650°C,保温100min， 再随炉自然降温至室温，即得该微晶泡沬玻璃成品。实施例2:a、 玻璃态原料的制备将含Ti022(m的高炉渣原料放入6CTC的烘箱中烘 干8h，再分别磨细至180 200目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用含钛高炉渣生产微晶泡沫玻璃的方法，其特征在于：该方法以废弃的含钛高炉渣为主要原料制备微晶泡沫玻璃，其将发泡和微晶化处理过程单独进行，具体步骤如下：ａ、玻璃态原料的制备：将含ＴｉＯ↓［２］１４％～２９％的高炉渣原料放入６０℃的烘箱中烘干８～１０ｈ，并磨细至１６０～２００目，再将磨细后的含钛高炉渣同硅质原料和碳酸钠分别按照质量比为２０～３０∶７０～８０∶２０～３０的比例混合配料；ｂ、玻璃态的烧成：将ａ步骤中制得的混合原料装入坩埚，按１０～１５℃／ｍｉｎ的升温速度升温至１３５０℃～１４００℃温度烧３小时，保温９０～１８０ｍｉｎ，水淬处理，制得基础玻璃；ｃ、泡沫玻璃原料的制备：将碳酸钙、硼砂和磷酸钠，分别烘干磨细至１８０～２００目；然后将ｂ步骤中水淬后的玻璃烘干磨细至１６０～１８０目，再同磨细后的碳酸钙、硼砂和磷酸钠共同粉磨３～１０ｍｉｎ，达到均匀混合，形成泡沫玻璃原料待用，其中以泡沫玻璃原料的总质量计，碳酸钙０．５％～２％（质量份），硼砂２％～８％（质量份），磷酸钠２％～８％（质量份），余量为水淬后的玻璃原料；ｄ、制备泡沫玻璃：将ｃ步骤中混合好的泡沫玻璃原料装模后以８～２０℃／ｍｉｎ的升温速度，升温至８９０℃～９３０℃，保温１５～２５ｍｉｎ后，随炉降至室温即得泡沫玻璃；ｅ、晶化泡沫玻璃：将ｄ步骤中制备好的泡沫玻璃以１０～２０℃／ｍｉｎ的升温速度升温至７００～７６０℃，保温６０～１２０ｍｉｎ，使泡沫玻璃充分核化；再以８～１５℃／ｍｉｎ的升温速度，升温至８００～９００℃，保温６０～１２０ｍｉｎ，即得充分微晶化的泡沫玻璃；ｆ、退火：退火时以１５～２０℃／ｍｉｎ的降温速度快速降温至６００～６５０℃，保温５０～１００ｍｉｎ，再随炉自然降温至室温，即得该微晶泡沫玻璃成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛向欣，马明龙，杨合，段培宁，姜涛，唐友权，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]