一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法
【專利摘要】本發明主要屬于廢物資源化領域，具體涉及一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法。所述方法首先以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，制備獲得基礎玻璃，對所述基礎玻璃進行采用核化晶化一步熱處理制備獲得微晶玻璃。控制所述原料中SiO2為32.0wt.%?42.0wt.%，CaO為29.0wt.%?39.0wt.%，Al2O3為10.0wt.%?18.0wt.%，Fe2O3為5.5wt.%?10.0wt.%，Cr2O3為2.6wt.%?4.0wt.%。所述方法工藝流程依次為：配料、混料、熔化、成形、核化晶化一步熱處理、切磨拋加工。本發明實現了不銹鋼渣和粉煤灰的協同處置和高值化利用，將核化和晶化在同一溫度下一步熱處理完成，具有流程短、能耗低、技術窗口寬、易于工業化生產等優點。本發明制備的微晶玻璃可廣泛應用于建筑、冶金、化工和電力領域。
【專利說明】
一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法
技術領域
[0001]本發明主要屬于廢物資源化領域，具體涉及一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業的快速發展，不銹鋼渣年產生量已逾數百萬噸，粉煤灰年產生量高達數億噸。不銹鋼渣和粉煤灰會造成環境污染，特別是不銹鋼渣中的重金屬鉻和鎳會造成重金屬污染。不銹鋼渣和粉煤灰主要應用于水泥、混泥土摻合料或路基料，存在利用附加值低，且潛在有重金屬浸出風險。
[0003]微晶玻璃是通過控制特定組成基礎玻璃晶化過程而制得一類含有大量微晶相及玻璃相的多晶固體材料。其制備方法主要有熔融-熱處理法、燒結法和溶膠-凝膠法。溶膠_凝膠技術具有制備溫度低、微晶玻璃成分能嚴格符合設計要求等優點;但是其生產周期長、成本高、環境污染大。燒結法具有整體析晶時間短且析晶易于控制的優點;但也存在工藝較復雜、產品易變形和對耐火模具要求高等缺點。熔融-熱處理法工藝過程:配料、混料、熔制、熱處理、切磨拋加工。熔融法雖析晶過程難以控制，但工藝簡單、制品致密度高且易于成形。從生產工藝難易程度及生產成本來看，熔融-熱處理法都要優于上述的另兩種方法。但現已公開以不銹鋼渣和粉煤灰為原料采用熔融-熱處理法制備微晶玻璃專利還存在一些不足。
[0004]專利(公開號:CN105271744A)“一種微晶玻璃制備方法”以固廢(不銹鋼渣、粉煤灰、石英砂、廢玻璃、黏土)和化學添加劑(乙烯-醋酸乙烯共聚物、2110、1102、480、51102、Cr2O3Co2O3、ZrO2)為原料，以熔融-熱處理法中的兩步熱處理法工藝(即核化和晶化在不同溫度下進行)制備微晶玻璃。專利(公開號:CN101838108A) “一種不銹鋼尾渣和粉煤灰的利用方法”公開了一種以不銹鋼尾渣、粉煤灰、石英砂、碳酸鈉和氧化鋇為原料采用熔融-一步熱處理法制備微晶玻璃的方法。這些專利都未能充分利用不銹鋼渣和粉煤灰的成分特點，原料中加有純的添加劑，生產成本較高。還存在有能耗較高的問題:專利(CN105271744A)采用傳統熱處理法工藝，即先在較低溫度核化，之后再在較高溫度晶化，生產周期較長能還高；專利(CNl 01838108A)的晶化溫度過高(約1000 °C)且晶化時間較長，能耗高。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明公開了一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法，所述方法充分利用了不銹鋼渣和粉煤灰這兩種固廢的成分特點，通過嚴格控制原料中各組分的重量百分比，無需外加添加劑，實現了低成本制備微晶玻璃。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0007]—種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法，所述方法首先以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，制備獲得基礎玻璃，對所述基礎玻璃進行采用核化晶化一步熱處理制備獲得微晶玻璃。
[0008]進一步地，控制所述原料中S12 為 32.0wt.%-42.0wt.%，CaO 為 29.0wt.%-39.0wt.%，Al2〇3為 10.0wt.%-18.0wt.%，Fe2〇3為5.5wt.%-10.0wt.%，&Γ2〇3為2.6wt.%-4.0wt.原料中各組分的重量百分比必須嚴格控制在上述范圍，才能夠充分發揮不銹鋼渣和粉煤灰這兩種固廢的成分特點，無需添加其他添加劑;其中，尤其是Fe2O3和Cr2O3作為晶核劑，其在原料中的含量直接影響到核化晶化效果，必須嚴格控制。
[0009]進一步地，所述核化晶化一步熱處理具體為:將基礎玻璃的核化和晶化在同一溫度下一次完成，之所以能夠將核化跟晶化在同一溫度下一次完成，是因為所述方法充分利用了不銹鋼渣和粉煤灰這兩種固廢的成分特點，并且嚴格控制了原料中各組分的重量百分比。
[0010]進一步地，所述核化晶化一步熱處理的溫度為670°C-900°C，保溫時間為0.5h_4h。
[0011]進一步地，所述方法具體包括以下步驟:
[0012](I)配料:以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，調配所述原料中S12為32.0wt.%-42.0wt.%，CaO為29.0wt.%-39.0wt.% ,Al2O3為 10.0wt.%_18.0wt.% ,Fe2O3為5.5wt.%-10.0wt.%，Cr203為2.6wt.%-4.0wt.% ；
[0013](2)混料:將步驟(I)中配好的原料混合均勻；
[0014](3)熔化:將步驟(2)混合均勻的原料在1450 V熔化成玻璃熔液并保溫2h;
[0015](4)成形:保溫后的玻璃液采用壓延成形，獲得成形后的基礎玻璃；
[0016](5)核化晶化一步熱處理:將步驟(4)成形后的基礎玻璃進行核化晶化一步熱處理，核化晶化一步熱處理條件為:熱處理的溫度為670 0C -900 0C，保溫時間為0.5h-4h;
[0017](6)切磨拋加工:冷卻至室溫，對步驟(5)處理后獲得的玻璃板進行切磨拋加工，得到微晶玻璃成品。
[0018]本發明的有益技術效果:
[0019]本發明所述方法不僅可以將不銹鋼渣中的重金屬Cr、Ni解毒固化，而且可將這兩種固廢高值化再利用于微晶玻璃。將核化和晶化在同一溫度下一步熱處理完成，具有流程短、能耗低、易于工業化生產等優點，解決了傳統的微晶玻璃制備工藝中存在的流程長、能耗高的難題，本發明制備的微晶玻璃可廣泛應用于建筑、冶金、化工和電力領域。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0022]相反，本發明涵蓋任何由權利要求定義的在本發明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發明有更好的了解，在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。
[0023]實施例1
[0024]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為
32.0wt.%，CaO為39.0wt.% ,Al2O3為 10.0wt.% ,Fe2O3為 10.0wt.% , Cr2O3為5.0wt.%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在670°C進行核化晶化一步熱處理4.0h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0025]實施例2
[0026]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為33.0，Ca0S38.0wt.% ,Al2O3為 10.8wt.% ,Fe2O3為9.6wt.% ,Cr2O3為4.7wt.%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450 °C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在710°C進行核化晶化一步熱處理3.5h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0027]實施例3
[0028]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為34.0wt.% , CaO 為 37.0wt.%，Al2O3 為 11.6wt.% , Fe2O3 為 9.lwt.%, Cr2O3 為 4.5wt.% 0 將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在740 °C進行核化晶化一步熱處理3.5h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0029]實施例4
[0030]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為35.0wt.%，CaO為36.0wt.% ,Al2O3為 12.4wt.% ,Fe2O3為8.7wt.%，0203為4.2￥匕％。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在760 °C進行核化晶化一步熱處理3.0h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0031]實施例5
[0032]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為36.0wt.%，CaO 為 35.0wt.% ,Al2O3 為 13.2wt.% ,Fe2O3為8.2wt.%，Cr2O3為4.0wt.%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在780 °C進行核化晶化一步熱處理3.0h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0033]實施例6
[0034]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為37.0wt.%，CaO為34.0wt.% ,Al2O3為 14.0wt.% ,Fe2O3為7.8wt.% ,Cr2O3為3.7wt.%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在800 °C進行核化晶化一步熱處理2.5h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0035]實施例7
[0036]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為37.5wt.% ,CaO為33.5wt.%，Al2O3為 14.lwt.% ,Fe2O3為7.6wt.% ,Cr2O3為3.6wt.% 0將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在800 °C進行核化晶化一步熱處理2.0h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0037]實施例8
[0038]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為37.5wt.%，CaO為33.5wt.% ,Al2O3為 14.5wt.% ,Fe2O3為7.4wt.%，0203為3.6界七.％。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在800 °C進行核化晶化一步熱處理1.0h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0039]實施例9
[0040]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為38.0wt.%，CaO 為 33.0wt.% ,Al2O3 為 14.8wt.% ,Fe2O3為7.3wt.% ,Cr2O3為 3.5wt.%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在820 °C進行核化晶化一步熱處理2.5h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0041 ] 實施例10
[0042]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為39.0wt.%，CaO為32.0wt.% ,Al2O3為 15.6wt.% ,Fe2O3為6.9wt.% ,Cr2O3為3.2wt.%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在840 °C進行核化晶化一步熱處理2.0h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0043]實施例11
[0044]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為40.0wt.%，CaO為31.0wt.%，Ah03為 16.4wt.%，Fe203為6.4wt.%，&Γ2〇3為3.0wt.%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在860 °C進行核化晶化一步熱處理1.5h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0045]實施例12
[0046]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為
41.0wt.%，CaO 為 30.0wt.% ,Al2O3 為 17.2wt.% ,Fe2O3為6.0wt.%，0203為2.8界1%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在880 °C進行核化晶化一步熱處理1.0h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
[0047]實施例13
[0048]以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，將原料中各成分(重量百分比)調配到含S12為
42.0wt.%，CaO 為 29.0wt.% ,Al2O3 為 18.0wt.% ,Fe2O3為 5.5wt.%，0203為2.6￥1%。將配好的原料混合均勻，制備成玻璃配合料，配合料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h。保溫后的玻璃液采用壓延成形，成形后的基礎玻璃在900 °C進行核化晶化一步熱處理0.5h，冷卻至室溫，最后對玻璃板進行切磨拋加工得到微晶玻璃成品。
【主權項】
1.一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法，其特征在于，所述方法首先以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，制備獲得基礎玻璃，對所述基礎玻璃進行采用核化晶化一步熱處理制備獲得微晶玻璃。2.根據權利I所述的一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法，其特征在于，控制所述原料中 S12 為 32.0wt.%-42.0wt.%，CaO 為 29.0wt.%-39.0wt.% ,Al2O3 為 10.0wt.%-18.0wt.%，Fe2〇3為5.5wt.%-10.0wt.%，Cr203為2.6wt.%-4.0wt.%。3.根據權利I所述的一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法，其特征在于，所述核化晶化一步熱處理具體為:將基礎玻璃的核化和晶化在同一溫度下一次完成。4.根據權利I所述的一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法，其特征在于，所述核化晶化一步熱處理的溫度為670 0C -900 0C，保溫時間為0.5h-4h。5.根據權利I所述的一種全廢料短流程制備微晶玻璃的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: (1)配料:以不銹鋼渣和粉煤灰為原料，調配所述原料中Si02為32.0wt.%-42.0wt.%，CaO為29.0wt.%-39.0wt.% ,Al2O3為 10.0wt.%_18.0wt.% ,Fe2O3為5.5wt.%_10.0wt.%，Cr2〇3 為 2.6wt.%~4.0wt.% ； (2)混料:將步驟(I)中配好的原料混合均勻； (3)熔化:將步驟(2)混合均勻的原料在1450°C熔化成玻璃熔液并保溫2h; (4)成形:保溫后的玻璃液采用壓延成形，獲得成形后的基礎玻璃； (5)核化晶化一步熱處理:將步驟(4)成形后的基礎玻璃進行核化晶化一步熱處理，核化晶化一步熱處理條件為:熱處理的溫度為670°C-900°C，保溫時間為0.5h-4h; (6)切磨拋加工:冷卻至室溫，對步驟(5)處理后獲得的玻璃板進行切磨拋加工，得到微晶玻璃成品。
【文檔編號】C03C6/10GK106082679SQ201610426057
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】張深根, 劉波, 劉博
【申請人】北京科技大學