[發明專利]一種制備微晶玻璃的方法

在審

• 申請號: 201610246107.3
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105731808A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 黃小鳳;劉紅盼;馬麗萍;寧平;陳丹莉;尚志標;李國標
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C03C10/06
• 分類號: C03C10/06;C03C10/04;C03C6/10;C03B32/02
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技術領域

本發明涉及一種一步法制備微晶玻璃的方法，屬于工業固體廢棄物處理技術領域，即廢渣資源化領域。

背景技術

目前，國內外生產黃磷的方法通常為電爐法，即將磷礦石、硅石和焦炭的混合爐料加入電爐內，通入電能轉換成熱能將其熔融產生化學還原反應，使其中的磷升華出來，含磷爐氣經冷凝、分離后得到成品磷。黃磷爐渣是熱法生產黃磷過程中產生的工業固體廢物，其主要成分是CaO和SiO₂，還含有少量的P₂O₅、Al₂O₃、Fe₂O₃、F等。每生產1t黃磷約排放8~10t爐渣。目前，國內外對黃磷爐渣的處置方式主要是作為水泥添加料、路基材料、硅鈣肥等，這些資源化利用方式的附加值較低，吃渣量較少。微晶玻璃作為高檔建筑裝飾材料，具有較高的附加值，利用黃磷爐渣制備微晶玻璃，不僅可以解決黃磷爐渣的堆存問題，還有利于黃磷爐渣的綜合利用。云南省的黃磷爐渣排放量非常大，環境承受的負荷也很大。因此，黃磷爐渣的處理與資源化問題極為迫切。目前，黃磷爐渣的綜合利用成為固體廢棄物處理處置與資源化領域的研究熱點，也是磷化工持續發展的迫切需要。

經過多年來國內外科研工作者的努力，研究出了一些黃磷爐渣綜合利用的方法，包括將黃磷爐渣用于生產水泥添加劑，制磚、板等建筑材料，硅鈣肥等。但因受技術和經濟的影響，采用哪種方式是其最佳的資源化利用途徑，一直以來沒有定論，致使黃磷爐渣的規模化利用停滯不前。微晶玻璃又稱玻璃陶瓷，是通過控制熱處理制度使非晶態基礎玻璃內部生成大量均勻的微小晶體，由于其具有低吸水性、較高的機械強度等特性而日益得到廣泛關注。

本發明利用大渣量自然冷卻黃磷爐渣一步法制備微晶玻璃是充分利用固體廢物黃磷爐渣中的Ca、Al、Si資源。利用黃磷爐渣生產微晶玻璃，不但可以大規模消耗黃磷爐渣以減緩磷化工行業的壓力及減輕黃磷爐渣對生態環境的影響，而且能產生很高的經濟經濟效益。

發明專利CN101519277A公開了一種用磷渣生產壓延式微晶玻璃裝飾板材的方法。其中采用去除鐵和煤灰雜質的磷渣為40％~65％、石英砂為35％~50％、純堿為8％~14％、氧化鋁為3％~8％、氧化鋅為1％~6％、氧化鎂為1％~5％、碳酸鋇為1％~6％、著色劑為0.5％~4％，將耐高溫池爐內的熔融玻璃液降至1200℃~1260℃左右進行成型，在900℃~960℃之間進行退火處理，然后冷卻。發明專利CN103253867A公開了一種熔融態黃磷爐渣制備微晶玻璃的工藝技術。根據CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系相圖確定黃磷爐渣占原料總量的51～78wt%，將富含SiO₂和Al₂O₃的輔料添加到熔融態黃磷爐渣中在高溫下進行澄清并澆注成型，在600℃～650℃下保溫1h～2h后退火，并進行后續的核化、晶化過程，得到微晶玻璃。發明專利CN1868946A公開了一種廢渣微晶玻璃及其制備方法。該廢渣微晶玻璃的制備原料主要為黃磷爐渣、鉭鈮尾礦和廢玻璃的復合廢料，并根據該廢渣微晶玻璃的化學組成要求加入輔料，所述的黃磷爐渣、鉭鈮尾礦、廢玻璃和輔料各原料所占重量百分比為：黃磷爐渣28~55%、鉭鈮尾礦10~30%、廢玻璃10~18%、輔料3~45%。發明專利CN101037298A公開了一種綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產微晶玻璃的方法。該發明專利利用熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內溫度1450℃以達到有效利用黃磷尾氣燃燒所放出熱量的目的。并在熔融爐中向黃磷熔融爐渣直接添加硅、鋁、鈉原料，再經過核化、晶化處理得到微晶玻璃成品。

目前，得以公開的利用廢渣制備微晶玻璃的資源化方式中，大多采用的廢渣量為40~70%和核化、晶化兩步法制備微晶玻璃的方式，這種方式存在吃渣量較小，能耗較大等問題，而且由于近年來黃磷產業的不景氣，其經濟效益日趨減弱。本發明是在大用渣量的前提下，通過控制降溫速率和保溫時間來實現一步法制備微晶玻璃，工藝易行，能耗大幅降低，經濟性好。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備微晶玻璃的方法，將黃磷爐渣破碎、混料，使其在高溫狀態下熔融成為液態，再經過降溫過程中的微晶化處理、退火等過程一步法制備微晶玻璃。具體包括以下步驟：

（1）黃磷爐渣經破碎、研磨、篩分后得到黃磷爐渣粉末；