專利名稱：一種利用高溫爐渣制備玉石型微晶玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微晶玻璃的制備方法，特別涉及一種利用高溫爐渣制備玉石型微
晶玻璃的方法。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵和生產(chǎn)黃磷過程中要產(chǎn)生大量廢渣。通常，這些高溫熔渣的排放都是采 用水淬工藝進(jìn)行，即將熔融的高溫爐渣水淬為爐渣粒料，這樣的處理方法存在兩個缺點 (1)熔融態(tài)的高溫爐渣中所蘊含的大量熱能被浪費掉；(2)水淬過程中產(chǎn)生大量的腐蝕性 熱蒸汽，造成空氣和水的污染。 目前爐渣絕大多數(shù)作為制造水泥、磚瓦等的原材料，制成低附加值的產(chǎn)品。也有少 量的爐渣作為制備Ca0-Al203-Si02體系微晶玻璃的原料，但是Ca0-Al203-Si02體系微晶玻 璃中Ca0的含量為15%左右，而爐渣中Ca0含量高達(dá)40 % ，若制備Ca0-Al203-Si02微晶玻 璃，不僅爐渣在微晶玻璃中的使用率較低，一般僅為30-40%，而且該體系微晶玻璃的主晶 相為硅灰石，微晶玻璃的通透性較差，無美觀優(yōu)雅的玉質(zhì)感，產(chǎn)品的附加值較低。綜上所述， 目前爐渣的利用情況不符合大宗量、高附加值綜合利用工業(yè)廢棄物的產(chǎn)業(yè)政策和要求。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種利用高溫爐渣制備玉 石型微晶玻璃的方法，本方法制備工藝簡單，成本低廉，具有極高的社會效益和經(jīng)濟效益， 利用本方法制造的玉石型微晶玻璃耐磨損、抗腐蝕、耐高溫，無輻射。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 (1)稱量占總重量20. 0-27. 0wt^的添加劑，占總重量5. 0-8. Owt %的助熔澄 清劑，其中添加劑為Na2C03、 ZnO、 MgO、 NaN03、 CaF2和Si02組成的混合物，其重量比是
1-8 : o-7 : o-4 : o-3 : o-5 : o-6，助熔澄清劑為〇602、化20丄&0、朋4冊3、八1203和化2504 組成的混合物，其重量比是i-4 : o-7 : o-4 : l-6 : o-5 : o-i5，將添加劑和助熔澄清劑
混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料； (2)將輔料與占總重量65. 0-75. Owt %的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，
1400-155(TC范圍內(nèi)熔化1.0-6. Oh，制成玻璃熔液，然后在1100-1400°C范圍內(nèi)保溫
0. 5-2. Oh，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非晶態(tài)熔體； (3)非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體； (4)成型的玻璃板或塊體在600 IOO(TC的范圍內(nèi)晶2.0-4. Oh，然后在400
70(TC的范圍內(nèi)退火熱處理1.0 3. Oh，即得到玉石型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其
進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。 本發(fā)明得到的玉石型微晶玻璃晶相含量不小于75%、玻璃相含量不大于25%。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果 (1)高爐渣微晶玻璃外觀酷似天然玉石，性能優(yōu)于天然玉石；
本發(fā)明的玉石型微晶玻璃板外觀呈半透明蠟脂狀，光澤柔和，酷似天然和田玉，可 加工性優(yōu)良，適于切害U、雕刻成各種形狀，密度為2. 6-3. 0g/cm3，可見光透光率為10-25%， 莫氏硬度5-8，抗彎強度60-110MPa，抗壓強度270-400MPa，耐酸性(1% H2S04) < 0. 06%， 耐堿性(1% NaOH) < 0. 05%。
(2)高溫爐渣為主要原料，產(chǎn)品成本低廉； 本發(fā)明的玉石型微晶玻璃板以高溫爐渣為主要原料，高溫爐渣在微晶玻璃中的使 用率達(dá)到75%，不僅可以降低微晶玻璃板的生產(chǎn)成本，還可以減輕固體廢棄物排放對環(huán)境 的污染。 (3)高溫混料-直接成型，節(jié)能減排； 本發(fā)明的玉石型微晶玻璃板的制備方法是將輔料與熔融態(tài)的高溫爐渣一起加入 到玻璃熔爐中，攪拌均勻，熔化成適于制備玉石型微晶玻璃板的玻璃液，玻璃液通過壓制或 澆注形成基礎(chǔ)玻璃，基礎(chǔ)玻璃經(jīng)過晶化熱處理，得到玉石型微晶玻璃。該工藝消除了高溫爐 渣水淬過程中腐蝕性熱蒸汽的排放，避免了熔融態(tài)高溫爐渣中的熱能損失，符合節(jié)能減排 的產(chǎn)業(yè)政策。
具體實施例方式
下面以實施例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受實施例的限制。
實施例一 本實施例的制備工藝包括以下步驟 (1)稱量占總重量27. Owt^的添加劑，占總重量8. Owt^的助熔澄清劑，其中添加 劑為Na2C03、ZnO、NaN03、CaF2和Si02組成的混合物，其重量比是8 :2:1:1: 3，助熔
澄清劑為0602、化20、朋4冊31203和化2504組成的混合物，其重量比是i :7:4:3:3，
將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料；
(2)將輔料與占總重量65.0wt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，152(TC熔化 3. Oh，制成玻璃熔液，然后在140(TC保溫1.0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非 晶態(tài)熔體； (3)非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體； (4)成型的玻璃板或塊體在830°C晶化4. Oh，然后在600°C的退火2. Oh，即得到玉
石型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。 所得玉石型微晶玻璃外觀呈半透明蠟脂狀，光澤柔和，酷似天然和田玉，可加工性
優(yōu)良，適于切割、雕刻成各種形狀，密度為2.6g/cm 可見光透光率為20X (3mm)，莫氏硬
度6，抗彎強度60MPa，抗壓強度270MPa，耐酸性(1 % H2S04) < 0. 04% ，耐堿性(1 % NaOH)
< 0. 03%。 實施例二 本實施例的制備工藝包括以下步驟 (1)稱量占總重量20. Owt %的添加齊U，占總重量5. Owt %的助熔澄清劑， 其中添加劑為Na2C03、 ZnO、 MgO、 NaN03、 CaF2和Si02組成的混合物，其重量比是
7:2:i:i:2: 6，助熔澄清劑為0602、化20、朋4冊3^1203和化2504組成的混合物，其 重量比是i :6:5:4: 7，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料； (2)將輔料與占總重量75.0wt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，155(TC熔化 3. Oh，制成玻璃熔液，然后在140(TC保溫1.0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非 晶態(tài)熔體； (3)非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體； (4)成型的玻璃板或塊體在85(TC晶化4. Oh，然后在65(TC退火3. Oh，即得到玉石
型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。 所得玉石型微晶玻璃外觀呈半透明蠟脂狀，光澤柔和，酷似天然和田玉，可加工性
優(yōu)良，適于切割、雕刻成各種形狀，密度為2.7g/cm 可見光透光率為22X (3mm)，莫氏硬
度6，抗彎強度65MPa，抗壓強度310MPa，耐酸性(1 % H2S04) < 0. 04% ，耐堿性(1 % NaOH)
< 0. 03%。
實施例三 本實施例的制備工藝包括以下步驟 (1)稱量占總重量24. Owt^的添加劑，占總重量6. Owt%的助熔澄清劑，其中添加 劑為Na2C03、 ZnO組成的混合物，其重量比是7 : 1，助熔澄清劑為Ce02、 NH4N03和Na2S04組 成的混合物，其重量比是l : 6 : 13，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩， 得到需要制備的輔料； (2)將輔料與占總重量70.0wt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，153(TC熔化 3. Oh，制成玻璃熔液，然后在140(TC范圍內(nèi)保溫1.0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成 型的非晶態(tài)熔體； (3)非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體； (4)成型的玻璃板或塊體在850°C晶化4. Oh，然后在65(TC退火3. Oh，即得到玉石
型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。 所得玉石型微晶玻璃外觀呈半透明蠟脂狀，光澤柔和，酷似天然和田玉，可加工性
優(yōu)良，適于切割、雕刻成各種形狀，密度為2.65g/cm 可見光透光率為20% (3mm)，莫氏硬
度6，抗彎強度62MPa，抗壓強度275MPa，耐酸性(1 % H2S04) < 0. 05 % ，耐堿性(1 % NaOH)
< 0. 04%。
實施例四 本實施例的制備工藝包括以下步驟 (1)稱量占總重量27.0wt^的添加劑，占總重量8.0wt^的助熔澄清劑，其中添 加劑為化20)3，助熔澄清劑為Ce02、 Na20、 NH4N03、 A1203和Na2S04組成的混合物，其重量比是
1:7:6:2: 15，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的
輔料； (2)將輔料與占總重量65.0wt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，153(TC范圍內(nèi)熔 化3. Oh，制成合格的玻璃熔液，然后在140(TC范圍內(nèi)保溫1.0h，均化、澄清玻璃液，得到適 于直接成型的非晶態(tài)熔體； (3)非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體； (4)成型的玻璃板或塊體在850°C晶化4. Oh，然后在65(TC退火3. Oh，即得到玉石
型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。
所得玉石型微晶玻璃外觀呈半透明蠟脂狀，光澤柔和，酷似天然和田玉，可加工性 優(yōu)良，適于切割、雕刻成各種形狀，密度為2.6g/cm 可見光透光率為20X (3mm)，莫氏硬 度6，抗彎強度60MPa，抗壓強度270MPa，耐酸性(1 % H2S04) < 0. 04% ，耐堿性(1 % NaOH) < 0. 03%。
權(quán)利要求
一種利用高溫爐渣制備玉石型微晶玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟一、稱量占總重量20.0-27.0wt％的添加劑，占總重量5.0-8.0wt％的助熔澄清劑，其中添加劑為Na2CO3、ZnO、MgO、NaNO3、CaF2和SiO2組成的混合物，其重量比是1-8∶0-7∶0-4∶0-3∶0-5∶0-6，助熔澄清劑為CeO2、Na2O、CaO、NH4NO3、Al2O3和Na2SO4組成的混合物，其重量比是1-4∶0-7∶0-4∶1-6∶0-5∶0-15，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料；二、將輔料與占總重量65.0-75.0wt％的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，1400-1550℃范圍內(nèi)熔化1.0-6.0h，制成玻璃熔液，然后在1100-1400℃范圍內(nèi)保溫0.5-2.0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非晶態(tài)熔體；三、非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體；四、成型的玻璃板或塊體在600～1000℃的范圍內(nèi)晶2.0-4.0h，然后在400～700℃的范圍內(nèi)退火熱處理1.0～3.0h，即得到玉石型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種利用高溫爐渣制備玉石型微晶玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟一、稱量占總重量27. 0wt %的添加劑，占總重量8. 0wt %的助熔澄清劑，其中添加劑為Na2C03、 Zn0、 NaN03、 CaF2和Si02組成的混合物，其重量比是8:2:i:i: 3，助熔澄清劑為0602、化20、朋4冊3^1203和化2504組成的混合物，其重量比是i :7:4:3: 3，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料；二、將輔料與占總重量65. Owt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，152(TC熔化3. 0h，制成玻璃熔液，然后在140(TC保溫1.0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非晶態(tài)熔體；三、非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體；四、成型的玻璃板或塊體在83(TC晶化4. Oh，然后在60(TC的退火2. 0h，即得到玉石型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種利用高溫爐渣制備玉石型微晶玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟一、稱量占總重量20.0wt^的添加劑，占總重量5.0wt^的助熔澄清劑，其中添加劑為Na2C03、 ZnO、 MgO、 NaN03、 CaF2和Si02組成的混合物，其重量比是7:2:i:i:2: 6，助熔澄清劑為0602、化20、朋4冊3^1203和化2504組成的混合物，其重量比是i :6:5:4: 7，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料；二、將輔料與占總重量75. 0wt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，155(TC熔化3. Oh，制成玻璃熔液，然后在140(TC保溫1.0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非晶態(tài)熔體；三、非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體；四、成型的玻璃板或塊體在85(TC晶化4. Oh，然后在65(TC退火3. 0h，即得到玉石型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高溫爐渣制備玉石型微晶玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟一、稱量占總重量24. Owt^的添加劑，占總重量6. Owt^的助熔澄清劑，其中添加劑為Na2C03、 ZnO組成的混合物，其重量比是7 : 1，助熔澄清劑為Ce02、 NH4N03和化2504組成的混合物，其重量比是1 : 6 : 13，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料；二、將輔料與占總重量70.0wt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，153(TC熔化3. Oh，制成玻璃熔液，然后在140(TC范圍內(nèi)保溫1. 0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非晶態(tài)熔體；三、非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體；四、成型的玻璃板或塊體在85(TC晶化4. 0h，然后在65(TC退火3. Oh，即得到玉石型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高溫爐渣制備玉石型微晶玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟一、稱量占總重量27. 0wt^的添加劑，占總重量8. Owt^的助熔澄清劑，其中添加劑為化20)3，助熔澄清劑為Ce02、 Na20、 NH4N03、 A1203和Na2S04組成的混合物，其重量比是i :7:6:2: 15，將添加劑和助熔澄清劑混合后粉碎，然后過40目篩，得到需要制備的輔料；二、將輔料與占總重量65. 0wt^的熔融態(tài)爐渣加入玻璃熔爐中，153(TC范圍內(nèi)熔化3.0h，制成玻璃熔液，然后在140(TC范圍內(nèi)保溫1.0h，均化、澄清玻璃液，得到適于直接成型的非晶態(tài)熔體；三、非晶態(tài)熔體經(jīng)過壓延或澆注到模具中成型，形成玻璃板或塊體；四、成型的玻璃板或塊體在85(TC晶化4. 0h，然后在65(TC退火3. 0h，即得到玉石型微晶玻璃毛坯，毛坯出爐之后，對其進(jìn)行切割、倒棱、粗磨、細(xì)拋，得到微晶玉石成品。
全文摘要
一種利用高溫爐渣制備玉石型微晶玻璃的方法，以熔融態(tài)爐渣為主要原料，加入助熔澄清劑、添加劑等輔料，在高溫爐中進(jìn)一步熔化、澄清，形成玻璃液，玻璃液經(jīng)澆注或壓延形成基礎(chǔ)玻璃，對基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行晶化熱處理，得到玉石型微晶玻璃的毛坯，最后進(jìn)行精加工得到玉石型微晶玻璃的成品。該方法既有效的利用了熔融態(tài)的高溫爐渣，又充分利用了高溫爐渣中儲存的熱能，也避免了高溫爐渣在排放過程中產(chǎn)生的大量腐蝕性熱蒸汽。用該方法制備出的微晶玻璃呈半透明的蠟脂狀，外觀酷似天然玉石，其可切削加工性能優(yōu)良，強度高，韌性好，可代替天然石材用于建筑行業(yè)，也可代替天然名貴玉石加工成工藝品。
文檔編號C03C6/10GK101698568SQ20091021891
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者曹建尉, 李要輝, 梁力, 梁開明 申請人:清華大學(xué)