【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废渣资源化利用和微晶玻璃制备，尤其涉及一种利用硅渣制备的微晶玻璃及其制备方法。
技术介绍
1、随着太阳能能源的深度挖掘和光伏发电的大力拓展，硅基太阳能电池被大量需求和使用，致使工业硅、多晶硅等硅材料生产相关工业蓬勃发展。在工业硅生产中，硅熔体的炉外二次精炼过程约产生十分之一硅产量的废硅渣；在多晶硅生产时，造渣氧化精炼过程中约产生三倍于硅产量的冶金硅渣。据估算，目前硅渣在以每年30万吨的速度不断增长。目前，绝大部分硅渣仍用来铺路或自然堆存，占用大量土地资源，且污染了环境，因此亟待开发硅渣综合利用和资源化新方式。
2、硅渣的主要成分为二氧化硅、氧化钙和氧化铝，且含约15％的单质硅。硅渣资源化利用方式有回收金属硅和制备建筑材料、多孔陶瓷、微晶玻璃等。(1)回收金属硅：主要采用重选、浮选、电磁分离等分选技术和高温熔炼或焙烧相结合的工艺，再搭配造渣、酸洗、碱浸等复合手段，硅的回收率达到96％。存在除杂困难、si和sic分离困难、产生二次废渣等问题。(2)制备建筑材料：专利技术cn105967738a公开了一种利用多晶硅废渣制备轻质多孔绿色建筑材料的方法，以多晶硅渣为主要原料，掺加水泥、生石灰、粉煤灰等辅助料，经浆体的发气、预养、切割、蒸压养护后得到具有保温、隔热、吸声功能的绿色产品。不足在于废渣中的硅金属和杂质未得到固化，易对环境和人类健康产生威胁。(3)制备多孔陶瓷：专利技术cn116606161a公开了一种含钛高炉渣、硅渣制备多孔陶瓷的方法，将含钛高炉渣、硅渣，和矿物原料：页岩、石英砂、石灰石、硼酸、磷酸盐按
3、综上所述，利用硅渣制备微晶玻璃是高值化利用废硅渣的有效途径。但目前的工艺和方法仍存在流程长、能耗高、玻璃熔制效果差、依赖添加大量矿物原料、废渣利用率低等问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种利用硅渣制备的硅灰石微晶玻璃及其制备方法。该方法涉及利用工业硅或多晶硅精炼过程中产生的废硅渣制备微晶玻璃，解决了目前硅渣微晶玻璃制备工艺存在的玻璃熔制效果差、依赖添加大量矿物原料的技术问题。
2、具体而言，本专利技术第一方面提供的利用硅渣制备微晶玻璃的方法，包括：以硅渣为主要原料，高炉渣为辅助原料，根据相图分析和成分分析设计硅渣、高炉渣和添加剂的配比，按配比将硅渣、高炉渣和添加剂磨细后混合，将混合后的基础玻璃配合料进行熔制、水淬磨粉、成型、烧结和晶化处理，得到微晶玻璃；所述添加剂为硝酸钠、硝酸钙、硼酸、硼砂、氧化铈、氧化锌、硫酸钡中的两种或两种以上。
3、本专利技术中，根据硅渣主要成分确定微晶玻璃体系，分析相图确定微晶玻璃合适的成分范围，搭配高炉渣作为辅助原料，调控硅渣中钙铝硅的组分使之处于适宜范围内；择取硝酸钠、硝酸钙、硼酸、硼砂、氧化铈、氧化锌、硫酸钡中的多种添加剂。将硅渣、辅助原料和添加剂球磨混合均匀后在高温下熔制成均质基础玻璃，基础玻璃再经水淬、烘干、球磨、一体化烧结和晶化，无需额外设置温度程序，得到抗折抗压强度高、耐磨、耐酸碱腐蚀性好的微晶玻璃，实现了硅渣的高值化和减量化利用，工艺成本低、适宜工业化推广。
4、根据本专利技术，所述硅渣包括工业硅、多晶硅生产过程产生的废渣，还包括硅渣(经分选、重熔等手段)回收硅金属后产生的二次废渣。所述高炉渣为高炉炼铁过程中产生的以钙铝硅镁的氧化物为主要成分的一般工业固体废弃物。
5、作为优选，根据相图分析确定微晶玻璃的钙铝硅氧化物的成分为sio2为40％～60％，cao为20％～50％，al2o3为0％～20％。
6、作为优选，所述微晶玻璃由硅渣、高炉渣和添加剂为原料制备而成，所述硅渣的掺量为50～80wt.％，所述高炉渣的掺量为20～40wt.％，所述添加剂的掺量为0～10wt.％。
7、进一步优选，所述硅渣的化学组成包括：60％～80％sio2、10％～20％cao、5％～15％al2o3。
8、进一步优选，所述高炉渣的化学组成包括：20％～40％sio2、35％～55％cao、5％～10％al2o3、5％～15％mgo、1％～3％k2o、0％～1％na2o、0％～1％tio2、0％～1％fe2o3。
9、作为优选，所述添加剂选自硝酸钠、硝酸钙、硼酸、硼砂、氧化铈、氧化锌和硫酸钡中的至少三种。
10、进一步优选，所述添加剂为质量比3～5:2～3:2～3:0～2:0～2的硝酸钠、硼砂、氧化锌、氧化铈和硫酸钡。
11、作为优选，熔制温度为1400～1500℃，时间1.5～2.5h。
12、作为优选，水淬后进行烘干、球磨和过筛，得到-180目的基础玻璃粉料。
13、作为优选，所述成型为在5～10mpa的压力下处理60～120s。
14、作为优选，在850～1100℃的温度下处理1～2h，进行一体化烧结和晶化，本专利技术无需额外设置温度程序。
15、进一步优选，本专利技术提供的利用硅渣制备微晶玻璃的方法，包括：
16、1)相图分析：通过分析sio2-cao-al2o3相图，得出微晶玻璃钙铝硅氧化物的成分：sio2为40％～60％，cao为20％～50％，al2o3为0％～20％；
17、2)成分分析：对硅渣和辅助原料高炉渣进行化学成分分析，硅渣化学组成为：60％～80％sio2、10％～20％cao、5％～15％al2o3，其他成分为余量；高炉渣的化学组成为：20％～40％sio2、35％～55％cao、5％～10％al2o3、5％～15％mgo、1％～3％k2o、0％～1％na2o、0％～1％tio2、0％～1％fe2o3，其他成分为余量；
18、3)配方设计：根据相图分析和成分分析结果，设计主要原料硅渣、辅助原料高炉渣以及添加剂的配比；
19、4)配料混合：将硅渣、高炉渣和添加剂分别粉碎、球磨，过80目筛，按照成分配比称量各原料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，包括：以硅渣为主要原料，高炉渣为辅助原料，根据相图分析和成分分析设计硅渣、高炉渣和添加剂的配比，按配比将硅渣、高炉渣和添加剂磨细后混合，将混合后的基础玻璃配合料进行熔制、水淬磨粉、成型、烧结和晶化处理，得到微晶玻璃；所述添加剂为硝酸钠、硝酸钙、硼酸、硼砂、氧化铈、氧化锌、硫酸钡中的两种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的利用硅渣制备的微晶玻璃的方法，其特征在于，根据相图分析确定微晶玻璃的钙铝硅氧化物的成分为SiO2为40％～60％，CaO为20％～50％，Al2O3为0％～20％。
3.根据权利要求1所述一种利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，所述微晶玻璃由硅渣、高炉渣和添加剂为原料制备而成，所述硅渣的掺量为50～80wt.％，所述高炉渣的掺量为20～40wt.％，所述添加剂的掺量为0～10wt.％。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，所述硅渣的化学组成包括：60％～80％SiO2、10％～20％CaO、5％～15％Al2O3。
5.根据
6.根据权利要求1-5任一项所述的利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，所述添加剂选自硝酸钠、硝酸钙、硼酸、硼砂、氧化铈、氧化锌和硫酸钡中的至少三种；
7.根据权利要求1所述的利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，熔制温度为1400～1500℃，时间1.5～2.5h；和/或，水淬后进行烘干、球磨和过筛，得到-180目的基础玻璃粉料；和/或，所述成型为在5～10MPa的压力下处理60～120s；和/或，在850～1100℃的温度下处理1～2h，进行一体化烧结和晶化。
8.根据权利要求1-7任一项所述的利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，包括：
9.权利要求1-8任一项所述利用硅渣制备微晶玻璃的方法制得的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃的主晶相为硅灰石、透辉石、方石英、拉长石、钙长石和枪晶石中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的利用硅渣制备微晶玻璃的方法制得的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃的抗折强度为30～110MPa，抗压强度200～800MPa，耐磨性0.05～0.15g/cm2，1.0％H2SO4耐酸性为0.02％～0.06％，1.0％NaOH耐碱性为0.02％～0.05％。
...【技术特征摘要】
1.一种利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，包括：以硅渣为主要原料，高炉渣为辅助原料，根据相图分析和成分分析设计硅渣、高炉渣和添加剂的配比，按配比将硅渣、高炉渣和添加剂磨细后混合，将混合后的基础玻璃配合料进行熔制、水淬磨粉、成型、烧结和晶化处理，得到微晶玻璃；所述添加剂为硝酸钠、硝酸钙、硼酸、硼砂、氧化铈、氧化锌、硫酸钡中的两种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的利用硅渣制备的微晶玻璃的方法，其特征在于，根据相图分析确定微晶玻璃的钙铝硅氧化物的成分为sio2为40％～60％，cao为20％～50％，al2o3为0％～20％。
3.根据权利要求1所述一种利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，所述微晶玻璃由硅渣、高炉渣和添加剂为原料制备而成，所述硅渣的掺量为50～80wt.％，所述高炉渣的掺量为20～40wt.％，所述添加剂的掺量为0～10wt.％。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，所述硅渣的化学组成包括：60％～80％sio2、10％～20％cao、5％～15％al2o3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的利用硅渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于，所述高炉渣的化学组成包括：20％～40％sio2、35％～55％cao、5％～10％al2o3、5％～15...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭军委，刘磊，王林俊，乔庆玺，房桂明，刘凤东，杨飞华，张吉秀，
申请(专利权)人：北京建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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