本發明涉及銅渣二次渣的利用方法，屬于材料領域。
背景技術：
火法冶煉生產1噸精銅將產生2～3噸銅渣，目前我國銅渣已累計超過2500萬噸，銅渣大量堆積既占用土地又污染環境，更是資源的浪費。當前對銅渣的研究多是提取銅渣中有價元素。但提取有價元素后的銅渣二次渣仍無法大量利用。本研究主要以銅渣二次渣為主料，摻和一定配比的輔料制備性能良好的微晶玻璃，實現銅渣的回收利用，產生高額的附加值。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在于克服前述技術存在的缺陷，因此本發明提出一種銅渣二次渣的利用方法，將銅渣經除鐵工藝還原—熔分提鐵后，產生的液態銅渣二次渣制備微晶玻璃。制備的硅灰石微晶玻璃是一種高檔的建筑裝飾材料，抗壓強度在800MPa以上，具有較低的熱膨脹系數和優良的耐酸堿性，既有效利用廢棄物又能產生很高的經濟價值，生產出的產品性能優良。目前以銅渣二次尾渣為原料生產微晶玻璃的技術鮮有報道。
銅渣二次渣的主要化學成分為SiO2、Al2O3、CaO，另有少量的MgO、FeO。是制備CaO-Al2O3-系硅灰石微晶玻璃的主要原料，含有的少量FeO可作為部分晶核劑，添加少量Cr2O3做主要的晶核劑；銅渣二次渣中的Al2O3、CaO含量滿足硅灰石微晶玻璃體系要求，不足的SiO2部分只需引入少量石英砂與高鋁礬土來調整原料的化學成分，以適應微晶玻璃的配方要求。
本發明中的一種銅渣二次渣的利用方法，包括以下步驟：
(1)根據銅渣二次渣質量，選擇相應質量百分比的輔料、晶核劑和助熔劑，其中輔料為石英砂(硅石)和高鋁礬土，它們之間的重量份比例為30～55:45～70；
(2)將輔料、晶核劑和助熔劑按一定配比混勻磨細至200目以下占90％以上，磨細后的混合料投入熔融態下的銅渣二次渣中，升溫后，在惰性氣氛下保持恒溫一定時間至物料完全熔化并澄清；
(3)將熔融態物料澆注入預熱為一定溫度的模具中，成型后放入爐內退火；
(4)得到的基礎玻璃進行核化晶化處理，得到性能指標優良的微晶玻璃板。
其中，步驟(1)中混合物料的重量份比例為銅渣二次渣：石英砂和高鋁礬土：晶核劑和助熔劑＝60～80:15～30:5。
其中，步驟(1)中銅渣二次渣包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO等組分。
其中，步驟(1)中晶核劑為Cr2O3或同時含有Cr2O3和FeO。
其中，步驟(1)中助熔劑為CaF2和CaCl2的一種或幾種。
其中，步驟(1)中晶核劑和助熔劑的重量份比例為：35～60:40～65。
其中，步驟(3)中預熱至的一定溫度為700～800℃。
其中，步驟(2)中升溫的溫度為1400～1450℃，恒溫保持的時間為3～4h。
其中，步驟(4)的核化晶化處理的過程為：在爐內以6～10℃/min的升溫速率升600～700℃，保溫2-4h，以5～10℃/min的速率至900～950℃，保溫4～5h；以3～8℃/min的速率降溫至300～400℃，恒溫2～3h，自然冷卻至室溫。
本發明還公開了一種采用銅渣二次渣的利用方法生產的微晶玻璃，其中所述微晶玻璃硬度530～560kg/mm2，抗壓強度在800MPa以上，吸水率0％，耐酸堿性<0.05/1％酸堿(例如，H2SO4和NaOH)。
本發明公開的銅渣二次渣的利用方法具有以下優點：
(1)本發明在液態銅渣二次渣中直接投料生產微晶玻璃，重復利用了銅渣二次渣的熱量，生產工藝不僅成本低還可以帶來可觀的經濟效益，同時解決了固廢堆放的問題，利用熔融態銅渣二次渣生產微晶玻璃，節能達50％以上，將銅渣二次渣轉化為微晶玻璃，既解決了尾渣環境污染的問題又提升了約300倍的經濟價值。
(2)本發明工業流程緊湊，降低了整個工序的能耗，生產出的微晶玻璃性能優良，得到的微晶玻璃硬度為530～560kg/mm2，吸水率0％，耐酸堿性<0.05/1％酸堿。
附圖說明
圖1為本發明利用銅渣二次渣生產微晶玻璃的主要工藝流程圖。
具體實施方式
為充分公開的目的，以下將結合實施例對本發明做進一步的詳細說明。
實施例1
如圖1所示，轉底爐處理后的銅渣二次渣，熔分提鐵后熔融態下加入輔料，其中銅渣二次渣為70重量份，主要化學成分SiO2為47.2重量份，Al2O3為18.3重量份，CaO為12重量份，MgO為8.5重量份，FeO為7.7重量份；輔料為25重量份，其中以重量份比例計硅石:高鋁礬土＝45:55；晶核劑和助熔劑的重量份為5，其中以重量份比例計Cr2O3:CaF2:CaCl2＝60:30:10。將輔料按上述重量份比例混合均勻，細磨至200目以下的比例為90％以上，投入熔態下的銅渣二次渣中攪拌，放入高溫爐中升溫至1450℃，氮氣氣氛下恒溫4h至物料完全熔化。將熔融態的物料澆注入經750℃預熱的模具中退火，退火后的基礎玻璃在爐內以6℃/min的升溫速率升至600℃，恒溫4h，以8℃/min的速率升至950℃，恒溫4h；以8℃/min的速率降溫至350℃，恒溫2.5h，自然冷卻至室溫，得到的微晶玻璃硬度530kg/mm2，吸水率0％，耐酸性為0.04/1％H2SO4，耐堿性為0.03/1％NaOH。
實施例2
同樣如圖1所示，選用轉底爐處理后的銅渣二次渣，熔分提鐵后熔融態下加入輔料，其中銅渣二次渣為75重量份，主要化學成分以重量份占比計SiO2為46.2重量份，Al2O3為16.5重量份，CaO為13重量份，MgO為8.8重量份，FeO為4.5重量份；輔料為20重量份，以重量份比例計硅石：高鋁礬土＝55:45；晶核劑和助熔劑重量份為5，以重量份比例計Cr2O3：CaF2＝60:40。將輔料按上述比例混合均勻，細磨至200目以下的比例為90％以上，投入熔態下的銅渣二次渣中攪拌，放入高溫爐中升溫至1430℃，氮氣氣氛下恒溫3.5h至物料完全熔化。將熔融態的物料澆注入800℃的預熱磨具中退火，退火后的基礎玻璃在爐內以10℃/min的升溫速率升至700℃，恒溫4h，以6℃/min的速率升至900℃，恒溫5h；以6℃/min的速率降溫至400℃，恒溫3h，自然冷卻至室溫，得到的微晶玻璃硬度550kg/mm2，吸水率0％，耐酸性為0.03/1％H2SO4，耐堿性為0.045/1％NaOH。
實施例3
同樣如圖1所示，選用轉底爐處理后的銅渣二次渣，熔分提鐵后熔融態下加入輔料，其中銅渣二次渣為80重量份，主要化學成分以重量份占比計SiO2為45.2重量份，Al2O3為17.5重量份，CaO為12重量份，MgO為9.8重量份，FeO為6.5重量份，輔料為15重量份，以重量份比例計硅石：高鋁礬土＝30:70，晶核劑和助熔劑重量份為5，以重量份比例計Cr2O3：CaF2＝35:65。將輔料按上述比例混合均勻，細磨至200目以下的比例為90％以上，投入熔態下的銅渣二次渣中攪拌，放入高溫爐中升溫至1400℃，氮氣氣氛下恒溫3h至物料完全熔化。將熔融態的物料澆注入700℃的預熱磨具中退火，退火后的基礎玻璃在爐內以8℃/min的升溫速率升至650℃，恒溫2h，以5℃/min的速率升至925℃，恒溫4.5h；以3℃/min的速率降溫至300℃，恒溫2h，自然冷卻至室溫，得到的微晶玻璃硬度500kg/mm2，吸水率0％，耐酸性為0.02/1％H2SO4，耐堿性為0.02/1％NaOH。
以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。