一种利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法技术

本发明专利技术提供一种利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，包括以下步骤：将工业废渣和废弃含铅玻璃分别破碎至0.074‑0.5mm；将工业废渣、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂和焦炭混合均匀；将混合物料在1400‑1600oC下熔炼2‑3 h，分离出下层粗铅后得到上层玻璃液；将上层玻璃液依次退火、核化、晶化，冷却后得到微晶玻璃。本发明专利技术将工业废渣和废弃含铅玻璃转化为高附加值产品，从根本上消除了含铅玻璃的铅污染，又使铅资源被利用，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废弃含铅玻璃的处理及微晶玻璃的制备方法，具体涉及一种利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法。
技术介绍
由于含铅玻璃可有效地吸收X射线，其广泛用于生产阴极射线管（CathodeRayTube，简称CRT）。随着显示器技术的快速发展，使得越来越多的阴极射线管显示器被淘汰，因此产生了大量的废弃CRT。我国每年的CRT报废量巨大，同时还有大量废CRT通过非法途径从发达国家被转运到我国，废弃CRT的处理已成为我国电子废弃物处理中的重要问题之一。CRT中的锥玻璃含铅高达20-25%，若废弃CRT随意放置，将对水源、土壤和空气产生严重的危害，并危及人类的身体健康。由于锥玻璃特殊的结构，很难采用常规的方式将铅回收，造成了废弃含铅玻璃处理困难的现状。同时，国内每年产生大量粉煤灰、菱镁矿渣等工业废渣，除了少部分废渣被制成水泥、用作路基外，大部分废渣露天堆放，不仅占用了土地，还对环境造成污染。国内外针对工业废渣的处理处置已经开展了大量研究，其中利用废渣制作微晶玻璃越来越受到人们的关注。微晶玻璃是一种通过熔融冷淬然后控制析晶制得的多晶材料，具有很多优异的性能，其性能指标往往优于同类玻璃和陶瓷。利用冶金废渣、粉煤灰或废玻璃制备的微晶玻璃体系主要有CaO-Al2O3-SiO2(CAS)、CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2(CAFS)、MgO-Al2O3-SiO2(MAS)体系，不用体系的微晶玻璃主晶相不同，得到的材料性能也不同。相比CAS系微晶玻璃，MAS系微晶玻璃能析出性能优越的多种晶相，具有机械强度高、抗热冲击性好等优良特性，更重要的是，这类微晶玻璃可以完全不含碱金属离子，从而获得优异的电性能。近年来，关于利用粉煤灰、冶金废渣或废弃含铅玻璃制备微晶玻璃的研究已大量报道，但是这些方法大多是利用固化的方法将含铅玻璃中的重金属铅固定在产品中，从而减少污染。这样不仅浪费了宝贵资源，而且铅进入产品中仍引起潜在的威胁并影响产品性能，限制了产品的应用。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法。本专利技术的技术方案为：利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，包括以下步骤：将工业废渣和废弃含铅玻璃分别破碎至0.074-0.5mm；将工业废渣、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂和焦炭混合均匀，并控制混合物的化学组成按照质量百分比为：SiO235-45%，Al2O312-17%，MgO14-19%，R2O3-7%，CaO3-6%，Fe2O32-6%，TiO2或ZrO24-10%，PbO8-12%，其中R2O表示K2O和Na2O；将混合物料在1400-1600oC下熔炼2-3h，分离出下层粗铅后得到上层玻璃液；将上层玻璃液依次退火、核化、晶化，冷却后得到微晶玻璃。上述方法中，所述工业废渣为粉煤灰、菱镁矿渣中的一种或二种。上述方法中，所述废弃含铅玻璃为废弃阴极射线管的锥玻璃。上述方法中，所述成分调整剂为白云石或者白云石和长石两者混合。上述方法中，所述形核剂为TiO2、ZrO2中的一种。上述方法中，所述将工业废渣、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂和焦炭混合均匀，即以工业废渣、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂的总质量为100%，其中工业废渣加入量为35-50%，废弃含铅玻璃加入量为30-40%，白云石加入量为5-14%，长石加入量为0-10%，形核剂加入量为5-10%；焦炭加入量为废弃含铅玻璃质量的1.1-1.5倍。上述方法中，所述下层粗铅的纯度为98%以上。上述方法中，所述将上层玻璃液依次退火、核化、晶化，其中所述退火条件为：退火温度550-650℃，保温时间2-4h；所述核化条件为：升温速率5-10℃/min，核化温度700-800oC，保温时间1-3h；所述晶化条件为：升温速率2-5℃/min，晶化温度850-1000oC，保温时间2-3h。上述方法中，所述微晶玻璃的含铅量在1%以下，铅回收率在93%以上。本专利技术采用工业废渣与废弃含铅玻璃协同作用的原理为：工业废渣中含碱性氧化物（如MgO、CaO等）和两性氧化物（如Al2O3，在酸性条件下表现为碱性氧化物），利用这些氧化物代替废弃含铅玻璃碳热还原所需要的碱性助剂，降低熔渣黏度，使含铅玻璃的铅能够顺利还原并沉降聚集；相应地，含铅玻璃中的SiO2可代替石英砂作为用废渣制备微晶玻璃时的添加剂，同时玻璃中的Na2O和K2O对废渣起到助熔的作用。本专利技术充分利用了热能，将玻璃熔融与铅还原同步进行，大大降低了能耗。与现有的工业废渣或含铅玻璃制备微晶玻璃工艺相比，本专利技术的有益效果如下：（1）工艺简单，成本低，仅需一次熔融就可完成基础玻璃液的制备和铅的还原，能起到节能减排和降低能耗的作用。（2）含铅玻璃中的铅被还原为金属铅，既从根本上消除了含铅玻璃的铅污染，又使铅资源被利用，产生经济效益，此外，降低了微晶玻璃产品中的含铅量，提高了产品性能。（3）将工业废渣和废弃含铅玻璃转化为高附加值产品，消除了环境污染，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。附图说明图1为本专利技术的工艺流程简图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术做进一步详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：（1）将粉煤灰、废弃含铅玻璃、白云石和焦炭分别破碎至0.2mm；（2）以粉煤灰、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂的总质量为100%，按照粉煤灰为45%、含铅玻璃为35%、白云石为14%、形核剂TiO2为6%，以及m(焦炭)/m(废弃含铅玻璃)=1.2%配料，混合均匀，混合物的化学组成按照质量百分比为：SiO238.1%、Al2O315.8%、MgO16.9%、R2O5.1%、CaO4.7%、Fe2O33.4%、TiO25.8%、PbO8.6%，其中R2O表示K2O和Na2O；（3）将混合物料在1500℃下熔炼2.5h，分离出下层粗铅后得到上层玻璃液；（4）将上层玻璃液放入600℃的管式炉保温退火2h，再置于硅钼棒管式电阻炉中，以5℃/min的升温速率升到750℃，保温3h进行核化处理，再以5℃/min的速率升温到950℃，保温2h进行晶化处理，冷却后得到微晶玻璃。本实施例的微晶玻璃含铅量为0.47%，铅回收率为93.5%，粗铅纯度达到98.8%。实施例2利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：（1）将粉煤灰、废弃含铅玻璃、白云石和焦炭分别破碎至0.074mm；（2）以粉煤灰、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂的总质量为100%，按照粉煤灰为35%、含铅玻璃为40%、白云石为12%、长石为5%、形核剂TiO2为8%，以及m(焦炭)/m(废弃含铅玻璃)=1.5%配料，混合均匀，混合物的化学组成按照质量百分比为：SiO239.3%、Al2O315.5%、MgO15.4%、R2O5.5%、CaO4.1%、Fe2O33.0%、TiO27.7%、PbO9.4%，其中R2O表示K2O和Na2O；（3）将混合物料在1400℃下熔炼3h，分离出下层粗铅后得到上层玻璃液；（4）将上层玻璃液放入550℃的管式炉保温退火3h，再置本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，其特征在于包括以下步骤：将工业废渣和废弃含铅玻璃分别破碎至0.074‑0.5mm；将工业废渣、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂和焦炭混合均匀，并控制混合物的化学组成按照质量百分比为：SiO2 35‑45%，Al2O3 12‑17%，MgO 14‑19%，R2O 3‑7%，CaO 3‑6%，Fe2O3 2‑6%，TiO2或ZrO2 4‑10%，PbO 8‑12%，其中R2O表示K2O和Na2O；将混合物料在1400‑1600oC下熔炼2‑3 h，分离出下层粗铅后得到上层玻璃液；将上层玻璃液依次退火、核化、晶化，冷却后得到微晶玻璃。

【技术特征摘要】
1.利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，其特征在于包括以下步骤：将工业废渣和废弃含铅玻璃分别破碎至0.074-0.5mm；将工业废渣、废弃含铅玻璃、成分调整剂、形核剂和焦炭混合均匀，并控制混合物的化学组成按照质量百分比为：SiO235-45%，Al2O312-17%，MgO14-19%，R2O3-7%，CaO3-6%，Fe2O32-6%，TiO2或ZrO24-10%，PbO8-12%，其中R2O表示K2O和Na2O；将混合物料在1400-1600oC下熔炼2-3h，分离出下层粗铅后得到上层玻璃液；将上层玻璃液依次退火、核化、晶化，冷却后得到微晶玻璃。2.根据权利要求1所述的利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，其特征在于所述工业废渣为粉煤灰、菱镁矿渣中的一种或二种。3.根据权利要求1所述的利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，其特征在于所述废弃含铅玻璃为废弃阴极射线管的锥玻璃。4.根据权利要求1所述的利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，其特征在于所述成分调整剂为白云石或者白云石和长石两者混合。5.根据权利要求1所述的利用熔融法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法，其特征在于所述形核剂为T...

【专利技术属性】
技术研发人员：金哲男，杨洪英，吕建芳，佟琳琳，张勤，张德胜，宋言，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21