[發明專利]一種用高碳鉻鐵渣和煤矸石制備的堇青石微晶玻璃及其制備方法

在審

• 申請號: 201611192340.4
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106698954A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 吳道洪;馬冬陽;邊妙蓮;孫輝;陳士朝
• 申請（專利權）人: 江蘇省冶金設計院有限公司
• 主分類號: C03C10/08
• 分類號: C03C10/08;C03C6/10;C03C4/20
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司11278
• 代理人: 張濤

技術領域

本發明屬于微晶玻璃制備領域，并且更具體地，涉及一種用高碳鉻鐵渣和煤矸石制備的堇青石微晶玻璃及其制備方法。

背景技術

以鉻鐵礦為原料，采用礦熱爐生產高碳鉻鐵時會排放高碳鉻鐵渣，高碳鉻鐵渣是一種含鉻固體廢渣，其在潮濕、氧氣存在的條件下，部分3價Cr有被氧化為6價Cr的可能，在長期雨水沖刷的條件下，可溶性的Cr⁶⁺形成的有毒廢水會對土壤、地下水及江河湖海造成嚴重污染，因此對高碳鉻鐵渣進行無害化資源化利用是我國環保工作面臨的重要問題。

發明內容

針對上述問題，本發明對高碳鉻鐵渣進行無害化資源利用，即開發利用高碳鉻鐵渣生產高性能材料的新工藝，這種工藝在處理高碳鉻鐵渣中的Cr時，要確保3價鉻不被氧化成6價鉻；同時材料的性能要好，在機械力、酸堿腐蝕等條件下，Cr都不會被溶出；并且材料也要具備一定的經濟價值。

高碳鉻鐵渣中含有的大量MgO、Al₂O₃與SiO₂，是制備MgO-Al₂O₃-SiO₂系堇青石微晶玻璃的主要原料。堇青石微晶玻璃中，Cr₂O₃可作為堇青石晶粒的形核劑，大量堇青石晶粒及玻璃相把Cr緊密包裹，可以起到極佳的固定作用。堇青石微晶玻璃具有低的熱膨脹系數、優良的力學性能和良好的電絕緣性能性、具有廣闊的市場前景和極高的經濟價值。高碳鉻鐵渣中的SiO₂及Al₂O₃含量相對堇青石微晶玻璃較低，因此需配入含有SiO₂及Al₂O₃的原料，高碳鉻鐵渣中含有一定量Fe，Fe會使微晶玻璃的顏色加深，降低微晶玻璃的經濟價值。因此以高碳鉻鐵渣為原料制備堇青石微晶玻璃，最好首先降低Fe含量，然后配入含有SiO₂及Al₂O₃的原料采用熔融法降低堇青石微晶玻璃。

目前并沒有以高碳鉻鐵渣為原料，除鐵并配入其他原料制備堇青石微晶玻璃的技術研究。

本發明提出以高碳鉻鐵渣和煤矸石為主要原料，利用高碳鉻鐵渣中的MgO、Al₂O₃與SiO₂，及煤矸石中的SiO₂、Al₂O₃作為主要化學成分，煤矸石中的C作為主要的還原劑，還原除雜后采用熔融法制備堇青石微晶玻璃的新方法。

根據本發明的一方面，提供一種用高碳鉻鐵渣和煤矸石制備堇青石微晶玻璃的方法，包括以下步驟：

1)將高碳鉻鐵渣和煤矸石按配比混合磨礦，得到礦粉混合物；

2)將步驟1)中得到的礦粉混合物進行焙燒，使混合物中的Fe₂O₃還原為Fe₃O₄，得到含有磁性Fe₃O₄的焙燒后礦粉混合物；

3)將步驟2)中得到的焙燒后礦粉混合物在磁場中進行磁選以除去混合物中的Fe₃O₄，得到除鐵后礦粉混合物；

4)將步驟3)中得到的除鐵后礦粉混合物放入硅鉬棒高溫爐中，加熱混合物熔融并均化，得到熔融態混合物；

5)將步驟4)中得到的熔融態混合物澆注入預熱的模具中成型得到基礎玻璃；

6)將步驟5)中得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。

根據本發明的一個實施例，步驟1)中的礦粉混合物的各組分配比為：高碳鉻鐵渣40-45重量份，煤矸石55-60重量份。

根據本發明的一個實施例，高碳鉻鐵渣包括以下配比的組分：MgO24-40重量份，Al₂O₃ 16-25重量份，SiO₂ 32-38重量份，CaO 0.3-0.5重量份，Fe₂O₃ 3-5重量份，Cr₂O₃ 6-8重量份。