[發明專利]一種冶硅廢渣泡沫微晶玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201310377590.5
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103539360A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 曹建尉;王志;趙慶朝
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C03C11/00
• 分類號: C03C11/00;C03C10/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

1.一種冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：由基礎玻璃、發泡劑、穩泡劑、調節成分和著色劑組成，其中基礎玻璃占總重量的85.0-90.0%，發泡劑占總重量的3.0-10.0%，穩泡劑占總重量的2.0-6.0%，調節成分占總重量的0-5.0%，著色劑占總重量的0-2.0%。

2.根據權利要求1所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：所述基礎玻璃的原材料由冶硅廢渣、添加劑和助熔澄清劑組成，其中冶硅廢渣占總重量的50.0-76.0％，添加劑占總重量的20.0-27.0％，助熔澄清劑占總重量的5.0-8.0％；所述添加劑為SiO₂、CaCO₃、Na₂CO₃、CaF₂、ZnO、Al₂O₃、BaCO₃、K₂CO₃、MgO、NaNO₃中的三種或三種以上或全部，它們之間的重量比是0-38:13-50:0-20:0-15:0.5-6:0.5-5.5:0-6:0-14:0-2:0-7；所述助熔澄清劑為CeO₂、Na₂O、NH₄NO₃和Na₂SO₄中的一種或一種以上，它們之間的重量比是0-4:0-7:2-5:0-15。

3.根據權利要求2所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：所述冶硅廢渣的化學成分是16.0-18.0%Na₂O、81.0-83.0%SiO₂、0.1-0.2%Al₂O₃，0.2-0.3%CaO、0.3-0.4%Fe₂O₃、其它成分為余量。

4.根據權利要求2所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：所述添加劑還可以由含有SiO₂、CaO、Na₂O、CaF₂、ZnO、Al₂O₃、BaO、K₂O、MgO的礦物、化工原料、尾礦、廢渣提供；所述尾礦包括煤矸石或鐵礦尾砂；所述廢渣包括高爐渣、磷渣或硼泥。

5.根據權利要求1所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：所述發泡劑為SiC、碳粉（C）、碳酸鈣（CaCO₃）、MnO₂、Fe₂O₃中的一種或一種以上或全部；當為全部時，它們之間的重量比是2-5:0-3:0-2:0-3:0-1。

6.根據權利要求1所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于，穩泡劑為磷酸鈉、磷酸、磷酸二氫鈉、磷酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是1-6:0-2:0-3:0-4。

7.根據權利要求1所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：所述調節成分為硼砂、硼酸、硝酸鈉、氟硅酸鈉、碳酸鈉或碳酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是2-5:0-3:0-2:0-5:0-3:0-2。

8.根據權利要求1所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：根據實際需要的顏色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、Ni、Ti著色離子的著色劑制成不同顏色的泡沫微晶玻璃。

9.根據權利要求1所述的冶硅廢渣泡沫微晶玻璃，其特征在于：所述冶硅廢渣泡沫微晶玻璃的造型是板狀或圓筒形或彎曲形，或根據實際需要加工的任何其它形狀。

10.一種冶硅廢渣泡沫微晶玻璃的制備方法，其特征在于：首先制備基礎玻璃，然后將基礎玻璃粉碎與發泡劑、穩泡劑、調節成分和著色劑混合均勻，裝入模具中送入窯爐中燒成，得到泡沫微晶玻璃，具體步驟如下：

（1）基礎玻璃制備

①配料：將冷態硅渣、添加劑和助熔澄清劑粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量占原材料總重量50.0-76.0wt％的硅渣，占原材料總重量20.0-27.0wt％的添加劑，占原材料總重量5.0-8.0wt％的助熔澄清劑，各種原材料投入混料機或攪拌器，另外加入原材料總重量1.0-6.0%的水，攪拌均勻，制成基礎玻璃配合料；

或者將添加劑和助熔澄清劑粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量占總重量20.0-27.0wt％的添加劑，占總重量5.0-8.0wt％的助熔澄清劑；將添加劑與助熔澄清劑充分混合，形成均勻的輔料配合料；

②熔化：將基礎玻璃配合料在1450-1560℃范圍內熔化1.0-6.0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1500℃范圍內保溫1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態的高溫玻璃熔體；

或者將輔料配合料投入到占總重量50.0-76.0wt％的高溫熱態冶硅廢渣中，在1460-1560℃范圍內熔化2.0-4.0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1500℃范圍內保溫1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態的高溫玻璃熔體；

③冷卻：玻璃液通過壓延形成基礎玻璃板；或將澄清的玻璃液澆注到在預熱的鋼制模具中成型，得到基礎玻璃塊；或將玻璃液直接水淬后干燥，得到基礎玻璃粒料；

④粉料：將基礎玻璃板或基礎玻璃塊或基礎玻璃粒料）粉碎、球磨，得到基礎玻璃粉料；

（2）冶硅廢渣泡沫微晶玻璃制備

首先，按照冶硅廢渣泡沫微晶玻璃的原材料配比精確稱量基礎玻璃粉料、發泡劑、穩泡劑和調節成分；然后，將它們混合球磨至180目以下，達到均勻混合，形成泡沫微晶玻璃原料待用；

（3）成型

首先，把脫模劑即氧化鋁和水玻璃按一定比例混合刷涂在耐熱模具表面，然后，將混合好的微晶泡沫玻璃原料裝入模具中成型，使坯體的體積密度為0.5-1.0g/cm³；

（4）燒成

首先，將坯體和模具一起送入窯爐，以8-20℃/min的升溫速度，升溫至850-1200℃，保溫10-30min，再降溫至600℃以下保溫0-4.0h，形成泡沫玻璃；然后，以10-20℃/min的升溫速度升溫至700-800℃，保溫2.0-6.0h核化，再以5-15℃/min的升溫速度，升溫至800-900℃，保溫2.0-4.0h晶化，得到泡沫微晶玻璃；

或者將坯體和模具一起送入窯爐，以5-10℃/min的升溫速度，升溫至850-1100℃，保溫30-45min，再降溫至600℃以下保溫0-4.0h，得到泡沫微晶玻璃。