一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃及其制备方法，以冶硅废渣为主要原料，以SiO2、CaCO3、Na2CO3、ZnO、K2CO3等添加剂和澄清剂为辅料，制备方法是冷态硅渣与其它辅助原料在混料机中混合均匀，经熔窑高温熔化成合格的玻璃液，玻璃液冷却得到基础玻璃，基础玻璃粉碎后与发泡剂、稳泡剂及调节成分充分混合，形成烧结配合料，烧结配合料装入组合式模具，然后同模具整体送入热处理窑炉中烧成，退火冷却后脱模，得到泡沫微晶玻璃。本发明专利技术泡沫微晶玻璃质轻、保温、抗磨、耐酸碱腐蚀、具有良好的切削加工性能，可广泛应用于化工、冶金、建筑装饰、石油、矿山、机械等领域的管道、储罐、换热系统的隔热保温，及特殊条件下工作的复合隔热系统及隔音吸声系统。

Smelting waste slag foam microcrystalline glass and preparation method thereof

The invention relates to a method for smelting silicon slag foamed glass ceramics and preparation method thereof, in metallurgical silicon slag as the main material, with SiO2, CaCO3, Na2CO3, ZnO, K2CO3 and other additives and clarification agent as auxiliary material and preparation method of cold silicon slag and other auxiliary materials are mixed evenly in a mixer, by melting the kiln temperature melted into glass liquid qualified, glass liquid cooling based glass, glass crushing and foaming agent, foam stabilizing agent and adjusting the composition fully mixed, forming sintering batch, sintering batch loaded composite mould, and then with the whole mould into heat treatment kiln firing, annealing and demoulding after cooling. Foam glass ceramics. The invention of foam glass-ceramic lightweight, heat insulation, wear resistant, acid and alkali corrosion resistance, has good cutting performance, can be widely used in chemical industry, metallurgy, building decoration, petroleum, mining and machinery in the field of pipeline, storage tank, heat exchanger system and heat insulation, composite insulation system under special conditions and work sound absorption system.

【技术实现步骤摘要】
一种冶硅废渣泡沬微晶玻璃及其制备方法
本专利技术涉及一种泡沫微晶玻璃，尤指一种利用多晶硅精炼冶炼过程中排放的冶硅废渣制备的泡沫微晶玻璃及制备方法，目的在于提供一种轻质、保温、抗磨、耐酸碱腐蚀和具有良好切削加工性能的泡沫微晶玻璃，可大量利用工业固体废弃物冶硅废渣，且产品具有优良的物理力学性能和稳定的化学性能。
技术介绍
在冶金法生产多晶硅的过程中，造渣氧化精炼具有工艺简单、成本低、污染小等诸多优点。造渣氧化精炼工艺是在冶金级硅中加入熔点高于冶金级硅的精炼渣，并在硅和渣的熔点温度之间进行氧化精炼。通常当渣金比Π=3时，渣剂除杂的效果最好。在除杂后会产生三倍于硅产量的废渣，冶硅废渣的产率较高。2011年全国冶硅废渣产量达到27313吨，同比2010年14856吨增长84%，2008~2011年我国冶硅废渣产量翻了两番。2012年冶硅废渣产量为19939吨，预计2013年废渣产量将增长6.9%。目前，冶硅废渣只有少量用于制作陶瓷管、硅酸盐毡等低附加值的产品，绝大部分自然堆存，占用土地、污染环境。寻找资源化利用冶硅废渣、开发新型高附加值产品，势在必行。利用冶硅废渣生产泡沫微晶玻璃是一种资源化利用废渣及产品高值化的新途径。泡沫微晶玻璃是以基础玻璃、非金属矿等为主要原料，加入发泡剂、成核剂和外加剂等，经粉碎后混合均匀形成配合料，然后将配合料放到特制的模具中放入电炉中加热，经过预热、熔融、发泡、析晶、退火等工艺制成的新型多孔微晶玻璃材料。泡沫微晶玻璃是一种性能优越的隔热、吸声、防潮、防火轻质高强的新型环保建筑材料。泡沫微晶玻璃与微晶玻璃和泡沫玻璃相比，微晶玻璃容重大(> 2500kg/m3)，大量用于建筑装饰材料。泡沫玻璃质轻(< 500kg/m3)、保温，但机械强度低，所以适宜做保温材料而不宜做墙体承重材料。泡沫微晶玻璃由玻璃相、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，均匀散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，大大提高了材料的机械强度，从而能用于制作墙体承重、装饰保温材料。泡沫微晶玻璃本身的结构特点和材料特性，注定了泡沫微晶玻璃具有诸多的优良性能:(I)不吸湿、不吸水；(2)具有良好的隔热性能，不燃烧，可在-270~900°C广阔温度范围内使用；(3)具有良好的吸声性能；(4)机械强度高，且易于加工、切割或粘拼成各种形状的制品；(5)不风化、不老化、无毒、无放射性和腐蚀性；(6)不受鼠啮虫咬和微生物腐蚀；[7]具有良好的化学稳定性，耐除氢氟酸以外的所有的化学侵蚀。泡沫微晶玻璃主要用于:(I)建筑物的承重墙、天花板、围护墙、内隔墙；(2)低温管道、设备、容器与储罐；(3)中温和高温管道、设备；(4)热油和热浙青储罐；(5)石油化工、硫化生产过程；(6)流体换热系统；(7)压缩机、风机房的隔音和吸音墙；(8)在特殊条件下工作的复合隔热系统。综上所述，目前还未见报道利用冶硅废渣制备泡沫微晶玻璃，本专利技术利用冶硅废渣为主要原料制备泡沫微晶玻璃，既可以大量消纳冶硅废渣、减轻其对土地和环境的污染，又可以生产低成本的高附加值产品，具有显著的经济、环境和社会效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是大宗量、资源化利用冶硅废渣，通过清洁的生产工艺，制备出轻质保温、抗磨耐腐蚀、强度较高的泡沫微晶玻璃，该种泡沫微晶玻璃可以具有不同的颜色，且可根据实际需要切割加工成不同的形状。为了达到上述目的，本专利技术通过以下具体的方案来实现。首先制备基础玻璃，然后将基础玻璃粉碎与发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂混合均匀，装入模具中成型，成型后素坯和模具送入窑炉中烧成，得到泡沫微晶玻璃，具体步骤如下:(I)基础玻璃制备①配料:将冷态硅渣和各种辅料粉碎，然后过40目筛，各种辅料是指添加剂和助熔澄清剂；按照成分配比精确称量占原材料总重量50.0-76.0wt%的硅渣，占原材料总重量20.0-27.0被％的添加剂，占原材料总重量5.0-8.0wt %的助熔澄清剂，其中添加剂为 Si02、CaCO3> Na2C03、CaF2, ZnO, A1203、BaCO3> K2CO3> MgO, NaNO3 中的三种或三种以上或全部，它们之间的重量比是 0-38:13-50:0-20:0-15:0.5-6:0.5-5.5:0-6:0-14:0-2:0-7 ；助熔清剂为Ce02、Na2O, NH4NO3和Na2SO4中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是0-4:0-7:2-5:0-15。各种原材料投入混料机或搅拌器，另外加入原材料总重量1.0-6.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料。或者将各种辅料粉碎，然后过40目筛，各种辅料是指添加剂和助熔澄清剂，按照成分配比精确称量占总重量20.0-27.0被％的添加剂，占总重量5.0-8.0wt %的助熔澄清剂。其中添加剂为 Si02、CaCO3> Na2CO3' CaF2' Zn。、Al2O3' BaCO3> K2CO3> Mg。、NaNO3 中的三种或三种以上或全部，它们之间的重量比是0-38:13-50:0-20:0-15:0.5-6:0.5-5.5:0-6:0-14:0-2:0-7。助熔澄清剂为CeO2、Na2CKNH4NO3和Na2SO4中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是0-4:0-7:2-5:0-15。将各种辅料投入混料机或搅拌器，另外加入各种辅料总重量1.0-6.0%的水，搅拌均匀，形成均匀的辅料配合料。冶硅废渣的化学成分是16.0-18.0%Na20、81.0-83.0%Si02、0.1-0.2%A1203,0.2-0.3%Ca0、0.3-0.4%Fe203、其它余量。此外，基础玻璃的原材料的添加剂还可由含有Si02、CaO、Na2O, CaF2, ZnO, A1203、BaO, K2O, MgO的矿物、化工原料、尾矿(煤矸石、铁矿尾砂)、废渣(高炉渣、磷渣、硼泥)提供。②熔化:将基础玻璃配合料在1450_1560°C范围内熔化1.0-6.0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1500°C范围内保温1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体。或者将辅料配合料投入到占总重量50.0-76.0wt %的高温热态冶硅废渣中，在1450-1560 °C范围内熔化2.0-4.0h,制成玻璃熔液，然后在1350-1500 °C范围内保温1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体。③冷却:玻璃液通过压延形成基础玻璃板；或将澄清的玻璃液浇注到在预热的钢制模具中成型，得到基础玻璃块；或将玻璃液直接水淬后干燥，得到基础玻璃粒料。④制粉:将基础玻璃板(块、粒料)粉碎、球磨，得到基础玻璃粉料。(2)冶硅废渣泡沫微晶玻璃的制备首先，按照泡沫微晶玻璃的原材料配比精确称量基础玻璃粉料、发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂，基础玻璃占总重量的85.0-90.0%，发泡剂占总重量的3.0-10.0%，稳泡剂占总重量的2.0-6.0%，调节成分占总重量的0-5.0%，着色剂占总重量的0-2.0%。其中发泡剂为SiC、碳粉(C)、碳酸钙(CaC03)、MnO2, Fe2O3中的一种或一种以上或全部，它们之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：由基础玻璃、发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂组成，其中基础玻璃占总重量的85.0?90.0%，发泡剂占总重量的3.0?10.0%，稳泡剂占总重量的2.0?6.0%，调节成分占总重量的0?5.0%，着色剂占总重量的0?2.0%。

【技术特征摘要】
1.一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:由基础玻璃、发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂组成，其中基础玻璃占总重量的85.0-90.0%，发泡剂占总重量的3.0-10.0%，稳泡剂占总重量的2.0-6.0%，调节成分占总重量的0-5.0%，着色剂占总重量的0-2.0%。2.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述基础玻璃的原材料由冶硅废渣、添加剂和助熔澄清剂组成，其中冶硅废渣占总重量的50.0-76.0%，添加剂占总重量的20.0-27.0%，助熔澄清剂占总重量的5.0-8.0% ;所述添加剂为Si02、CaCO3>Na2C03、CaF2, ZnO, A1203、BaCO3> K2CO3> MgO, NaNO3中的三种或三种以上或全部，它们之间的重量比是 0-38:13-50:0-20:0-15:0.5-6:0.5-5.5:0-6:0-14:0—2:0-7 ;所述助熔澄清剂为CeO2,Na2O,NH4NO3和Na2SO4中的一种或一种以上，它们之间的重量比是0_4:0-7:2-5:0_15。3.根据权利要求2所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述冶硅废渣的化学成分是 16.0-18.0%Na20、81.0-83.0%Si02、0.1-0.2%Α1203，0.2-0.3%Ca0、0.3-0.4%Fe203、其它成分为余量。4.根据权利要求2所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述添加剂还可以由含有Si02、CaO、Na2O, CaF2, ZnO, A1203、BaO, K2O, MgO的矿物、化工原料、尾矿、废渣提供；所述尾矿包括煤矸石或铁矿尾砂；所述废渣包括高炉渣、磷渣或硼泥。5.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述发泡剂为SiCj^粉(C)、碳酸钙(CaC03)、Mn02、Fe203中的一种或一种以上或全部；当为全部时，它们之间的重量比是 2-5:0-3:0-2:0-3:0-1。6.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于，稳泡剂为磷酸钠、磷酸、磷酸二氢钠、磷酸镁中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是.1-6:0-2:0-3:0-4。7.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述调节成分为硼砂、硼酸、硝酸钠、氟硅酸钠、碳酸钠或碳酸镁中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是 2-5:0-3:0-2:0-5:0-3:0-2。8.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:根据实际需要的颜色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、N1、Ti着色离子的着色剂制成不同颜色的泡沫微晶玻璃。9.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述冶硅废渣泡沫微晶玻璃的造型是板状或圆筒形或弯曲形，或根据实际需要加工的任何其它形状。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建尉，王志，赵庆朝，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：