[發(fā)明專利]電爐法生產(chǎn)黃磷同時制備高鈣復(fù)相微晶玻璃的方法

有效

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• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109369026B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏舉佩;王偉杰;李銀
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C03C10/04
• 分類號: C03C10/04;C03C10/10;C03B32/02;C01B25/027
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本發(fā)明公開了一種電爐法生產(chǎn)黃磷同時制備高鈣復(fù)相微晶玻璃的方法，屬于建筑材料生產(chǎn)和固廢綜合利用技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明方法是在電爐法黃磷生產(chǎn)工藝中，配料時，根據(jù)氧化鈣多元相圖礦物組成，用富鋁礦物部分或全部替換硅石助熔劑，同時保證配料中酸度值＞0.95；黃磷生產(chǎn)中還原劑炭用量為理論用量的1~1.02倍，并在配料中添加晶核劑和菱鎂礦，在電爐法生產(chǎn)黃磷過程中制備得到基礎(chǔ)玻璃，熔融態(tài)基礎(chǔ)玻璃再經(jīng)降溫成型、核化、晶化，生產(chǎn)高鈣復(fù)相微晶玻璃；本發(fā)明簡化了微晶玻璃制備的生產(chǎn)工藝，充分利用了電爐法黃磷生產(chǎn)高溫?zé)嵩矗档臀⒕РＡa(chǎn)能耗，提高了黃磷爐渣的附加值并同時解決了其對環(huán)境的二次污染問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料生產(chǎn)和固廢綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電爐法生產(chǎn)黃磷同時制備高鈣復(fù)相微晶玻璃的方法。

背景技術(shù)

微晶玻璃又稱玻璃陶瓷，是將特定組成的基礎(chǔ)玻璃，通過一定的熱處理過程控制其析晶而制得的一類含有大量微晶相及玻璃相的多晶固體材料。微晶玻璃本身隸屬于玻璃學(xué)科，是玻璃與陶瓷的結(jié)合體，同時具備兩者獨特的性能，又自成一體，與兩者皆有區(qū)別。因此，微晶玻璃是結(jié)合了玻璃和陶瓷優(yōu)異性能的一種新型材料。微晶玻璃具有致密性好、透水透氣性差、軟化溫度高、熱膨脹系數(shù)可調(diào)彈性好、耐高溫、耐磨、機械強度高、硬度大等特點，在化工、建筑、軍工、機械等領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。而以黃磷爐渣為原料制備的微晶玻璃，機械強度高、化學(xué)穩(wěn)定性高，在工業(yè)上是具有很高利用價值的結(jié)構(gòu)材料，對磷渣資源化利用、環(huán)境保護等方面都起到了積極作用。電爐法生產(chǎn)黃磷的溫度一般在1400℃左右，磷渣的排出溫度也在1400℃左右，而傳統(tǒng)的磷渣均是在排出之后直接冷卻，導(dǎo)致大量的熱量直接排放在自然環(huán)境中，未被有效利用。因此，黃磷熔融渣的直接資源化利用顯得尤為重要，以高溫熔融渣直接制備微晶玻璃，廣泛應(yīng)用于建筑、建材、工業(yè)等諸多方面，提高其資源化附加值，促使磷化工產(chǎn)業(yè)向環(huán)境友好型和高效方向發(fā)展具有重要意義。

CN103253867A提供了一種熔融態(tài)黃磷爐渣制備微晶玻璃的技術(shù)。這種微晶玻璃的原料配方由CaO-Al₂O₃-SiO₂三相圖確定。其中黃磷爐渣占原料總量的51~78%，富含輔料SiO₂輔料占19~38%，輔料Al₂O₃占2.4~11%。該法與傳統(tǒng)制備微晶玻璃的方法相比，解決了水淬法處理熔融態(tài)黃磷爐渣帶來的二次污染問題以及爐渣中能量浪費、成本高等問題。該法中通過對成型方法的控制，使成型破裂及分層問題得以解決，并且該類型的微晶玻璃中氣孔量有所減小，纖維結(jié)構(gòu)的致密性及成品率等有所提高，產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上被優(yōu)化。

CN107089797A提供了一種微晶玻璃及其制備方法。這種微晶玻璃的的原料包括二氧化硅、三氧化二硼、氧化鋁、氧化鈣、五氧化二磷、二氧化鋯、二氧化鈦和氟化鎂。該微晶玻璃的制備方法全過程均無毒無害，并且制備的微晶玻璃成本低、工藝簡單，且上述發(fā)明提供的微晶玻璃抗折強度、抗壓強度、莫氏硬度、沖擊性均好于現(xiàn)有的微晶玻璃，在工程施工中不容易破損，可廣泛應(yīng)用于工程施工。

曹建新等人以黃磷爐渣為主要原料，進行了燒結(jié)法制備微晶玻璃的實驗研究，結(jié)果表明：由于磷渣中含有豐富的CaO和SiO₂，是制備基礎(chǔ)玻璃所需的主要化學(xué)成分，可用磷渣去替代或部分替代方解石、石灰石以及硅砂，用作基礎(chǔ)玻璃的主要化學(xué)原料，其中磷渣的加量可達55%，且利用黃磷爐渣做原材料，既能有效減少磷渣對環(huán)境的污染，降低生產(chǎn)成本，又能夠制造出性能優(yōu)異的微晶玻璃。

楊家寬等人對黃磷爐渣微晶玻璃制備及其顯微結(jié)構(gòu)分析進行研究，首次提出以出爐的高溫熔融渣為原料，在其中加入一定的調(diào)節(jié)料和輔熱，混勻均化后成型為產(chǎn)品，既節(jié)省了大量的能源，又消除了傳統(tǒng)水淬工藝的水污染問題，增大了經(jīng)濟和環(huán)境效益。