液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法技术

本发明专利技术公开一种液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法，具体步骤为：１）分别将一定质量比的尚处于液态的高炉渣和熔融态的ＳｉＯ２加入配料炉窑中混合均匀；２）将配好的混合料由配料炉窑转移至热处理炉窑，在热处理炉窑中进行热处理；３）对第２）步所得物退火至室温，即得微晶玻璃。本发明专利技术直接利用液态高炉渣制作微晶玻璃，有效利用了高炉渣的显热，大幅降低能耗，生产成本大幅度降低，同时高炉渣的利用率达到了９０％，且生产周期短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液态高炉渣制作微晶玻璃的方法，本方法利用高炉炼铁过程中产 生的液态高炉渣，直接制作低成本的微晶玻璃，可作为装饰材料应用于建筑行业和其它行 业中。
技术介绍
高炉渣是高炉炼铁过程中排出的固体废弃物，排放量巨大，而且含有丰富的显热 能源。目前我国90%的高炉渣都采用水淬法处理液态高炉渣，此方法不仅使液态高炉渣的 热量全部损失，而且对冲渣水资源也是极大的浪费，同时冲渣废水中含有大量有害物质，处 理难度相当大，需要投入很大的资金，否则将对环境造成严重的污染。而我国对高炉渣的利 用主要是以高炉水淬渣为原料制作水泥原料、筑路或地基回填材料、混凝土骨料等，这些工 艺普遍存在环境污染严重，产品附加值低等缺点。微晶玻璃是近几十年内人工开发出的一种强度(抗弯、抗压)、硬度、耐腐蚀性、耐 磨等均很高的新型材料，又称为人造花岗岩(或大理石)，它的性能比天然花岗岩和大理石 要好得多。由于微晶玻璃的化学组成主要包含Si02、A1203、CaO、K2O, Na2O等等，而高炉渣 的成分与之相近，因此可作为制备微晶玻璃的主要原料。利用矿渣(包括高炉渣)制得的微晶玻璃称为矿渣微晶玻璃，矿渣微晶玻璃的物化 性能非常出色，具有很高的耐磨性、轻质高强、很好的热性能和化学腐蚀性能以及良好的绝 缘性能。因此其用途很广泛，可以在很多情况下代替铸铁、钢、有色金属、玻璃、窑业制品、陶 瓷、混凝土、大理石、铸石、花岗岩石以及其它天然石材和木材。故对矿渣微晶玻璃的制备进 行研究具有非常重要的现实意义和经济价值。迄今为止，国内外业已提出了很多基于高炉渣来制备微晶玻璃的生产工艺流程及 材料设计方法，如Khater利用埃及钢渣成功制得微晶玻璃，钢渣利用率达57% ;VeC0glu 利用土耳其的高炉渣加入3%和5%的TiO2直接获得微晶玻璃材料；Agarwal等人也利用富 CaO高炉渣研制了耐磨微晶玻璃陶瓷产品，获得了一种致密、缠绕纤维状的镁硅灰石显微结 构；C. redricci等以巴西某钢厂高炉渣为主要原料，制备了主晶相为黄长石和斜硅钙石的 微晶玻璃；A. A. Francis以埃及某钢厂高炉渣为原料，制备了主晶相为钙黄长石和透辉石 的微晶玻璃。20世纪六十年代，材料科学家主要对尾矿废渣微晶玻璃的半工业性生产和工 业性生产进行试验研究。1971年世界上第一条矿渣微晶玻璃生产线在前苏联建成投产并迅 速发展，欧美日本等也都相应地开展了尾矿废渣微晶玻璃的研究与开发工作。国内对尾矿废渣微晶玻璃的研究起步较晚，直到20世纪八十年代末九十年代初 才在全国掀起了研制、开发、试生产微晶玻璃的热潮，主要以清华大学、中国科学院上海硅 酸盐研究所、武汉理工大学、陕西理工大学、湖南大学以及蛘埠玻璃工业设计研究院等几家为龙头，致力于用高炉渣制备高强、高档、低成本的可广泛应用于建筑、装饰或工业用耐磨、 耐蚀的微晶玻璃材料。目前，国内已经有安徽朗琊山铜矿微晶玻璃厂、宜春微晶玻璃厂、大 唐装饰材料有限公司等单位研制开发出多种微晶玻璃并正式投入批量生产。这些微晶玻璃 生产厂主要以铜矿尾渣、磷矿渣、粉煤灰、钨矿尾砂和高炉渣等固体废弃物为原料。虽然现有技术对矿渣微晶玻璃制备研究很多，方法也很多，但实际生产主要以熔 融法和烧结法为主。熔融法工艺是研究最早、采用最多的微晶玻璃制备方法，其工艺过程为在原料中 加入一定量的晶核剂并混合均勻，于1400-1600°C高温熔制，均化后将玻璃熔体急冷后成 型，经退火后在一定温度下进行晶化和核化，以获得晶粒细小且结构均勻的微晶玻璃制品。 熔融法制备微晶玻璃具备以下优点可采用任何一种玻璃的成形方法，如压制、浇注、吹 制、拉制，便于生产形状复杂的制品和机械化生产；制品无气孔，致密度高；玻璃组成范围 宽。其缺点为熔制温度过高，通常都在1400-1600°C，能耗大；热处理制度在现实生产中 难于操纵控制不适合制作附加值相对较低的建筑装饰微晶玻璃，因此未被国内生产厂家采 用。烧结法是国内建筑装饰用微晶玻璃生产厂家普遍采用的方法。烧结法制备微晶玻 璃的工艺流程一般为将原料混合均勻后在高温下熔制一定时间，均化后将玻璃熔体水淬， 经粉碎过筛后加热形成浆体，将浆体注入不锈钢模具中，在压机上压制成各种形状，然后再 进入晶化炉进行烧结，制得的微晶玻璃经退火后再进行各种研磨、抛光、切割等工序，加工 成最终产品。其优点是制作工艺相对容易控制，熔制温度低、时间短，更容易晶化，易于规 模化生产，产品可基本满足国内用户需求。但缺点在于，产品存在较严重的气孔和平整度等 质量问题，成品率较低。以上两种微晶玻璃生产工艺，均是以冷态渣料为原料，高温熔制后急冷形成玻璃 态，通过热处理使玻璃态向晶态转化从而制成微晶玻璃。在工业化生产中，由于冷态料数量 巨大，在高温熔制、粉磨和热处理等工序中能耗极高，导致矿渣微晶玻璃的生产成本很高。上述工艺仅仅将高炉渣冷却后作为一种原料使用，没有将其自身的显热作为一种 能源使用，也未能解决目前高炉渣处理中存在的能量和水资源浪费严重的问题。同时还普 遍存在一个问题配方在以高炉渣作为基料的基础上，添加了较高比例的化学试剂，导致矿 渣微晶玻璃原料成本很高，使产品缺乏市场竞争力。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种能耗低、生产周期短 的直接利用液态高炉渣制作微晶玻璃的方法。本专利技术解决技术问题的技术手段是这样实现的 ，其制作步骤为1)分别将高炉产生的尚处于液态的高炉渣和熔融态的SiO2直接加入配料炉窑中混合 均勻，液态高炉渣和SiO2的质量比为100 10-30，加料前配料炉窑预热至高炉出渣温度 (一般高炉渣的出渣温度为1450°c左右)；2)将配好的混合料由配料炉窑转移至热处理炉窑，热处理炉窑预先预热至配料的核化温度，混合料在该温度下保温30-60分钟，然后将热处理炉窑由核化温度升至配料的晶化 温度，升温速度为3-5°C /min，在晶化温度下保温60-90分钟；也可以直接在晶化温度下保 温，即热处理炉窑直接预热至配料的晶化温度，混合料在该温度下保温60-180分钟即可； 3)对第2)步所得物退火至室温，即得微晶玻璃。所述第3)步的退火处理有两种方法一是直接在热处理炉窑中进行，即将第2)步 所得物随热处理炉窑自然冷却至室温即可；二是在专门的退火炉窑中进行，先将退火炉窑 预热至600-65(TC，再将第2)步所得物转移至退火炉窑，然后马上停止对退火炉窑供热，最 后使所得物随退火炉窑自然冷却至室温即可。第一种方法不用转移炉窑，操作方便，但退火 时间长；第二种方法退火快，但需要转移炉料，操作复杂，实际产生过程中可根据情况灵活 选择。本专利技术利用高炉炼铁过程中产生的液态高炉渣，直接制作低成本的微晶玻璃，可 作为装饰材料应用于建筑行业和其它行业中。相比现有技术，本专利技术具有如下优点1.对高炉渣的利用率大幅提高在以往的矿渣微晶玻璃研究中，高炉渣的利用率一般低于70%，本方法兼顾了高炉渣的 利用率和产品的优质性能，使高炉渣的利用率达到了 90%，从而使微晶玻璃的原料成本大幅 度降低，有利于提高经济效益。2.直接以液态高炉渣为原料制备微晶玻璃，有效利用了高炉渣的显热本方法以液态高炉渣为原料，利用高炉渣的显热使其内部进行结晶，相比较传统工艺， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法，其特征在于，其制作步骤为：　　１）分别将高炉产生的尚处于液态的高炉渣和熔融态的ＳｉＯ↓［２］直接加入配料炉窑中混合均匀，液态高炉渣和ＳｉＯ↓［２］的质量比为１００∶１０－３０，加料前配料炉窑预热至高炉出渣温度；　　２）将配好的混合料由配料炉窑转移至热处理炉窑，热处理炉窑预先预热至配料的晶化温度，混合料在该温度下保温６０－１８０分钟；　　３）对第２）步所得物退火至室温，即得微晶玻璃。

【技术特征摘要】
液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法，其特征在于，其制作步骤为1)分别将高炉产生的尚处于液态的高炉渣和熔融态的SiO2直接加入配料炉窑中混合均匀，液态高炉渣和SiO2的质量比为100∶10 30，加料前配料炉窑预热至高炉出渣温度；2)将配好的混合料由配料炉窑转移至热处理炉窑，热处理炉窑预先预热至配料的晶化温度，混合料在该温度下保温60 180分钟；3)对第2)步所得物退火至室温，即得微晶玻璃。2.液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法，其特征在于，其制作步骤为1)分别将高炉产生的尚处于液态的高炉渣和熔融态的SiO2直接加入配料炉窑中混合 均勻，液态高炉渣和SiO2的质量比为100 10-30，加料前配料炉窑预热至高炉出渣温度；2)将配好的混合料由配料炉窑转移至热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈登福，毕艳艳，赵岩，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]