一種固廢綜合利用制微晶玻璃的方法與流程
2023-09-27 08:19:45
本發明涉及固廢綜合利用的方法，屬於材料領域。
背景技術：
冶煉1噸精銅將產生2～3噸銅渣；乙炔生產中，每消耗1噸電石約產生1.2噸電石渣；每生產1噸Al2O3，可產生1.0～1.8噸赤泥。隨著工業的發展，固廢堆積越來越多，嚴重汙染環境，目前固廢處理已成為全世界需要解決的一項重要工作。本研究主要對銅渣和赤泥進行提鐵後將二次尾渣和電石渣按一定比例摻和，製備高附加值的微晶玻璃板，實現多種固廢回收利用。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於克服前述技術存在的缺陷，為此本發明提出一種固廢綜合利用制微晶玻璃的方法，將銅尾渣、赤泥尾渣和電石渣等工業廢渣按一定比例配合製備矽灰石微晶玻璃，用於建材裝飾材料，該產品具有較低膨脹係數和耐酸鹼性。既綜合利用各種尾渣廢棄物又能創造可觀的經濟效益。目前以多種固廢為原料綜合利用生產微晶玻璃的報導鮮為人知。
本發明公開了一種利用銅尾渣、赤泥尾渣以及電石渣為主要原料合成微晶玻璃的技術方法，銅尾渣的主要化學成分為SiO2，Al2O3、CaO、另有少量的MgO、FeO；赤泥尾渣主要成分是SiO2、Al2O3、CaO，含有少量Na2O和TiO2；電石渣的主要成分是Ca(OH)2，是製備CaO-Al2O3-SiO2系矽灰石微晶玻璃的主要原料。其中所含有的少量TiO2和FeO可作為主要晶核劑，Na2O可作為助熔劑降低熔化溫度。多種固廢尾渣中的SiO2、Al2O3、CaO含量滿足矽灰石微晶玻璃體系(SiO2：45～65重量份，CaO:22～50重量份，Al2O3：0～19重量份)要求，通過調整尾渣配料比例來調整原料的化學成分，以適應微晶玻璃的配方要求。
本發明中的一種固廢綜合利用制微晶玻璃的方法，包括以下步驟：
(1)將銅尾渣、赤泥渣及電石渣按一定配比混勻磨細組成混合料；
(2)將混合料投入燃氣熔分爐中，升溫使其熔化並在惰性氣氛下恆溫至所述混合料完全熔化並澄清，將熔融態混合料水萃得到基礎玻璃；
(3)將基礎玻璃裝料成型進行核化晶化處理，得到微晶玻璃。
其中，步驟(1)的所述混合料中各組分以重量份計為：45～60重量份SiO2、25～50重量份CaO、5～16重量份Al2O3；晶核劑主要為赤泥渣中的TiO2，助熔劑為赤泥渣中的Na2O，晶核劑和助熔劑之間的重量比為35～60：40～65，銅渣中的銅為著色劑。為此，步驟(1)中各種渣重量份配比範圍為赤泥渣0～50重量份，銅渣45～79重量份、電石渣5～55重量份，上述各種渣重量份之和為100。
其中，步驟(2)中升溫到1400～1450℃。
其中，步驟(2)中在惰性氣氛下恆溫時間為3～4h。
其中，步驟(3)中所述核化晶化處理過程具體為：在爐內以5℃/min的升溫速率升600～700℃，保溫2-3h，以10℃/min的速率至900～950℃，保溫4～5h；自然冷卻至室溫。
本發明還公開了一種採用固廢綜合利用制微晶玻璃的方法生產的微晶玻璃，其中所述微晶玻璃硬度>500kg/mm2，耐酸鹼性<0.05/1％酸鹼。
本發明公開的固廢綜合利用制微晶玻璃的方法具有以下優點：
(1)本發明在熔分渣中直接投料生產微晶玻璃，重複利用了熔分渣的熱量，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。
(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。
附圖說明
圖1為本發明固廢綜合利用制微晶玻璃的方法的主要工藝流程圖。
具體實施方式
為充分公開的目的，以下將結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。
實施例1
如附圖1所示，選用轉底爐還原後的銅尾渣、赤泥渣經磨選提鐵處理後的尾渣作為主要原料，不足的CaO部分用電石渣代替，銅渣中SiO2＝64.12％，CaO＝10.22％，Al2O3＝5.57％，FeO＝7.7％；赤泥渣中SiO2＝30.97％，CaO＝20.30％，Al2O3＝27.41％，TiO2＝4.93％，Na2O＝5.85％；電石渣中CaO＝67.23％。上述原料條件下本實施例選取30重量份赤泥，54重量份銅渣，16重量份電石渣。
將細磨至200目以下的比例為90％以上的原料按比例混合均勻，放入高溫爐中升溫至1450℃，氮氣氣氛下恆溫4h至物料完全熔化並澄清。將熔融態的物料水萃，得到的基礎玻璃裝料成型進行核化晶化處理，升溫至700℃，保溫3h，然後升溫升至950℃，恆溫4.5h；自然冷卻至室溫，得到的微晶玻璃硬度520kg/mm2，吸水率0％，耐酸性為0.04/1％H2SO4，耐鹼性為0.03/1％NaOH。
實施例2
如附圖1所示，選用轉底爐還原後的銅尾渣、赤泥渣經磨選提鐵處理後的尾渣作為主要原料，不足的CaO部分用電石渣代替，銅渣中SiO2＝63.53％，CaO＝8.79％，Al2O3＝7.72％，FeO＝7.7％；赤泥渣中SiO2＝34.95％，CaO＝15.32％，Al2O3＝32.41％，TiO2＝4.96％，Na2O＝4.85％；電石渣中CaO＝67.23％。上述原料條件下本實施例選取25重量份赤泥，64重量份銅渣，21重量份電石渣。
將細磨至200目以下的比例為90％以上的原料按比例混合均勻，放入高溫爐中升溫至1430℃，氮氣氣氛下恆溫4h至物料完全熔化並澄清。將熔融態的物料水萃，得到的基礎玻璃裝料成型進行核化晶化處理，升溫至700℃，保溫3h，然後升溫升至950℃，恆溫4.5h；自然冷卻至室溫，得到的微晶玻璃硬度520kg/mm2，吸水率0％，耐酸性為0.04/1％H2SO4，耐鹼性為0.03/1％NaOH。
實施例3
如附圖1所示，選用轉底爐還原後的銅尾渣、赤泥渣經磨選提鐵處理後的尾渣作為主要原料，不足的CaO部分用電石渣代替，銅渣中SiO2＝65.73％，CaO＝12.53％，Al2O3＝9.72％，FeO＝4.5％；赤泥渣中SiO2＝34.95％，CaO＝16.32％，Al2O3＝31.41％，TiO2＝4.0％，Na2O＝4.72％；電石渣中CaO＝68.23％。上述原料條件下本實施例選取50重量份赤泥，40重量份銅渣，10重量份電石渣。
將細磨至200目以下的比例為90％以上的原料按比例混合均勻，放入高溫爐中升溫至1450℃，氮氣氣氛下恆溫3h至物料完全熔化並澄清。將熔融態的物料水萃，得到的基礎玻璃裝料成型進行核化晶化處理，升溫至650℃，保溫2h，然後升溫升至950℃，恆溫3.5h；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，耐鹼性為0.03/1％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，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於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，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。