本發(fā)明屬于微晶玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冶煉礦渣微晶玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
礦渣是經(jīng)過選礦或者冶煉后的殘余物的統(tǒng)稱。目前，我國關(guān)于礦渣的年產(chǎn)量，官方?jīng)]有公開的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但僅以高爐礦渣為例，每冶煉1噸生鐵，產(chǎn)渣量約為生鐵產(chǎn)量的1/4-1/2，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅2015年1-6月全國的生鐵產(chǎn)量達(dá)到3.57億噸，預(yù)計全年生鐵產(chǎn)量將達(dá)到7.32億噸，相對應(yīng)2015年僅高爐礦渣產(chǎn)量將達(dá)到1.83-3.66億噸。實(shí)際上，各種冶煉礦渣的排放總量以每年數(shù)十億噸的數(shù)量增長，其整體回收利用率不到20％，這些礦渣在堆放和存儲過程中，破壞和占用了大量的土地資源，還帶來了一系列環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅人類的生存健康。
礦渣根據(jù)品種的不同，可細(xì)分為高爐礦渣(鐵礦渣)、鉬渣、鎳渣、鉻渣、銅渣等；從組成上來看，主要成分包括氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅以及少量的金屬氧化物。目前冶煉礦渣主要用在水泥、混凝土行業(yè)或生產(chǎn)礦渣磚，但水泥、混凝土中礦渣摻加量有限，且部分礦渣中大量的氧化鈣和氧化鎂也限制其在水泥行業(yè)的應(yīng)用；礦渣磚卻不能有效固溶礦渣中的有害重金屬。以上方法均不能有效利用冶煉礦渣，因此，需要一種能夠有效利用冶煉礦渣來進(jìn)行生產(chǎn)的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了將過剩的冶煉礦渣進(jìn)行生產(chǎn)利用，提供了一種冶煉礦渣微晶玻璃及其制備方法，微晶玻璃經(jīng)過高溫熔融過程，能有效的固溶各種金屬氧化物，鈣鎂氧化物是玻璃的堿土金屬，是微晶玻璃晶體的有效組成部分，本發(fā)明能夠有效利用冶煉礦渣，并且降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案：
一種冶煉礦渣微晶玻璃，其特征在于：所述的微晶玻璃的原料配比按照質(zhì)量百分比包括：30％-100％的冶煉礦渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、0％-5％的氧化鈦。
所述的冶煉礦渣中按照質(zhì)量百分比包括25％-35％的MgO、40％-60％的SiO2及3％-7％的金屬氧化物。
所述的金屬氧化物為Fe2O3、NiO、Cr2O3和MnO2中的一種或者多種。
所述的微晶玻璃的原料配比按照質(zhì)量百分比分別包括：80％的冶煉礦渣、8％的石英砂、11％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、1％的氧化鈦。
所述的微晶玻璃的原料配比按照質(zhì)量百分比分別包括：95％的冶煉礦渣、5％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀。
所述的微晶玻璃的原料配比按照質(zhì)量百分比分別包括：60％的冶煉礦渣、20％的石英砂、20％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀。
所述的微晶玻璃的原料配比按照質(zhì)量百分比分別包括：50％的冶煉礦渣、32％的石英砂、15％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、3％的氧化鈦。
所述的微晶玻璃的原料配比按照質(zhì)量百分比分別包括：45％的冶煉礦渣、35％的石英砂、14％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、5％的氧化鈦。
如上所述的冶煉礦渣微晶玻璃的制備工藝，關(guān)鍵點(diǎn)是，冶煉礦渣在原料中所占質(zhì)量比為75％-100％時，采用澆鑄法成型進(jìn)行微晶玻璃的制備，制備工藝包括以下步驟：
A1、按照質(zhì)量百分比進(jìn)行原料中各個組份的稱量，然后混合得到配合料，原料配比按照質(zhì)量百分比分別包括：75％-100％的冶煉礦渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、0％-5％的氧化鈦；
B1、將配合料投入熔窯，經(jīng)1500-1550℃熔化、澄清得到玻璃液；
C1、將玻璃液注入到模具中進(jìn)行成型；
D1、將成型的板材送入晶化窯中依次經(jīng)過730-760℃核化1-2h、950-980℃晶化2-4h，然后經(jīng)過650-700℃退火得到冶煉礦渣微晶玻璃。
所述的冶煉礦渣微晶玻璃的制備工藝，關(guān)鍵點(diǎn)是，冶煉礦渣在原料中所占質(zhì)量比為30％-75％(不包含75％)時，采用浮法成型進(jìn)行微晶玻璃的制備，制備工藝包括以下步驟：
A2、按照質(zhì)量百分比進(jìn)行原料中各個組份的稱量，然后混合得到配合料，原料配比按照質(zhì)量百分比分別包括：30％-75％(不包含75％)的冶煉礦渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、0％-5％的氧化鈦；
B2、將配合料投入熔窯，經(jīng)1500-1550℃熔化、澄清得到玻璃液；
C2、將玻璃液降溫至1300-1250℃，引入錫槽浮法成型為玻璃板材，成型溫度范圍1190-1020℃；
D2、將玻璃板材降溫至700-720℃；
E2、將玻璃板材送入退火窯中依次經(jīng)過730-760℃核化1-2h，950-980℃晶化2-4h，然后經(jīng)過650-700℃退火得到冶煉礦渣微晶玻璃。
本發(fā)明利用冶煉礦渣作為原料組份之一進(jìn)行建材材料的生產(chǎn)，并根據(jù)冶煉礦渣在原料中所占比重的不同設(shè)置相對應(yīng)的加工工藝，提高了冶煉礦渣的利用率，解決了其占地并污染環(huán)境的問題，而且由于冶煉礦渣的保有量大并且還在產(chǎn)生，因此成本較低，利用其代替微晶玻璃生產(chǎn)所用的自然資源，既能節(jié)省資源，又能夠降低相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及一種冶煉礦渣微晶玻璃及其制備方法，該微晶玻璃的原料配比按照質(zhì)量百分比包括：30％-100％的冶煉礦渣、0％-35％的石英砂、0％-30％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、0％-5％的氧化鈦，所述的冶煉礦渣中按照質(zhì)量百分比包括25％-35％的MgO、40％-60％的SiO2及3％-7％的金屬氧化物，金屬氧化物為Fe2O3、NiO、Cr2O3或者M(jìn)nO2，基于上述原料配比關(guān)系進(jìn)行冶煉礦渣微晶玻璃的制備。
實(shí)施例1，作為原料配比的優(yōu)選方案，原料中各個組份按照質(zhì)量百分比分別包括：80％的冶煉礦渣、8％的石英砂、11％的碳酸鈉或碳酸鉀或硝酸鈉或硝酸鉀或硫酸鈉或硫酸鉀、1％的氧化鈦，冶煉礦渣在原料中所占質(zhì)量比為75％-100％時，采用澆鑄法成型進(jìn)行微晶玻璃的制備，制備工藝包括以下步驟：
A1、先按照質(zhì)量百分比進(jìn)行原料中各個組份的稱量，冶煉礦渣80Kg、石英砂8Kg、碳酸鈉11Kg、氧化鈦1Kg,然后將各個組份混合得到配合料；
B1、將配合料投入熔窯，經(jīng)1520℃熔化、澄清得到玻璃液；
C1、將玻璃液注入到模具中進(jìn)行成型；
D1、將成型的板材送入晶化窯中依次經(jīng)過740℃核化1.5h、960℃晶化3h，然后經(jīng)過660℃退火得到冶煉礦渣微晶玻璃。
實(shí)施例2，作為實(shí)施例1的另一種實(shí)施方式，原料包括95％的冶煉礦渣和5％的碳酸鈉，采用澆鑄法成型進(jìn)行微晶玻璃的制備，制備工藝的步驟與實(shí)施例1中步驟相同。
實(shí)施例3，生產(chǎn)冶煉礦渣微晶玻璃的原料中，各組份按照質(zhì)量百分比分別包括：60％的冶煉礦渣、20％的石英砂、20％的碳酸鈉，冶煉礦渣在原料中所占質(zhì)量比為30％-75％(不包含75％)時，采用浮法成型進(jìn)行微晶玻璃的制備，制備工藝包括以下步驟：
A2、先進(jìn)行原料中各個組份的稱量，包括60Kg冶煉礦渣、20Kg的石英砂、20Kg的碳酸鈉，然后將各個組份混合得到配合料；
B2、將配合料投入熔窯，經(jīng)1540℃熔化、澄清得到玻璃液；
C2、將玻璃液降溫至1270℃，引入錫槽浮法成型為玻璃板材，成型溫度范圍1100℃；
D2、將玻璃板材降溫至710℃；
E2、將玻璃板材送入退火窯中依次經(jīng)過750℃核化1h，970℃晶化2h，然后經(jīng)過690℃退火得到冶煉礦渣微晶玻璃。
實(shí)施例4，選取原料中各個組份的質(zhì)量百分比為：50％的冶煉礦渣、32％的石英砂、15％的碳酸鈉、3％的氧化鈦，采用浮法成型進(jìn)行微晶玻璃的制備，制備工藝的步驟與實(shí)施例3中步驟相同。
實(shí)施例5，選取原料中各個組份的質(zhì)量百分比為：45％的冶煉礦渣、35％的石英砂、14％的碳酸鈉、5％的氧化鈦，采用浮法成型進(jìn)行微晶玻璃的制備，制備工藝的步驟與實(shí)施例3中的步驟相同。
針對實(shí)施例1至實(shí)施例5中生產(chǎn)的冶煉礦渣微晶玻璃進(jìn)行相關(guān)性能的測試，由于微晶玻璃一般應(yīng)用在建材行業(yè)中，因此，采用建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC 514.2-1993及JC/T 872-2000作為對比標(biāo)準(zhǔn)，微晶玻璃的性能檢測指標(biāo)如表1所示。
(表1)
實(shí)施例1和實(shí)施例5生產(chǎn)的冶煉礦渣微晶玻璃，經(jīng)過性能測試，其性能指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠作為建材材料來進(jìn)行使用，因此，使用冶煉礦渣進(jìn)行微晶玻璃的制備能夠作為一種微晶玻璃生產(chǎn)的途徑。
本發(fā)明將冶煉礦渣引入到微晶玻璃的生產(chǎn)中，冶煉礦渣中的各種氧化物基本都屬于微晶玻璃的基本組成，微晶玻璃經(jīng)過高溫熔融過程，能有效固溶各種金屬氧化物，鈣鎂氧化物是玻璃的堿土金屬，是微晶玻璃晶體的有效組成部分，利用冶煉礦渣生產(chǎn)微晶玻璃不僅有效的實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的利用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還大大降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
此外，本發(fā)明根據(jù)冶煉礦渣添加量所占百分比的不同，依據(jù)玻璃料性，采用兩種制備工藝冶煉冶煉礦渣微晶玻璃，提高礦渣的利用率，礦渣的添加量所占原料質(zhì)量百分比為75％-100％時，玻璃料性較短，適用于澆鑄成型方法生產(chǎn)微晶玻璃，所生產(chǎn)的微晶玻璃可替代天然鑄石作為耐腐蝕內(nèi)襯材料；冶煉礦渣添加量為30％-75％(不包含75％)時，玻璃料性適合浮法成型生產(chǎn)微晶玻璃，該種制備工藝可以在增大產(chǎn)量的同時，使整體工藝的成本降低30％-40％。