[發明專利]一種用鎳鐵渣制備頑火輝石/尖晶石復相微晶玻璃的方法

有效

• 申請號: 202110205289.0
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112851123B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 彭志偉;李光輝;姜濤;尚文興;饒明軍;鐘強;羅駿;張元波;唐慧敏;楊磊;朱光衍;俞景峰;范曉慧;郭宇峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C03C10/02
• 分類號: C03C10/02;C03C6/10;C03B19/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明公開了一種用鎳鐵渣制備頑火輝石/尖晶石復相微晶玻璃的方法。以鎳鐵渣為原料，以粉煤灰為調質劑，通過優化鎳鐵渣與粉煤灰配比，并通過控制微晶玻璃(700?1000℃)的析晶溫度，誘導鎳鐵渣組分定向轉變，制備出以頑火輝石為主晶相，尖晶石(MgFe₂O₄、MgAl₂O₄、MgCr₂O₄)為強化相的微晶玻璃，從而提高微晶玻璃綜合性能。本發明所制備的頑火輝石/尖晶石復相微晶玻璃的密度為3.02?3.09g/cm³，耐酸≥99.95％，耐堿≥99.51％，抗折強度為72?116MPa，莫氏硬度為8?9。本發明具有工藝簡單，生產成本低，環境友好的特點。利用鎳鐵渣制備得到的輝石?尖晶石復相微晶玻璃具有化學穩定性好、抗折強度高等諸多優點，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種用鎳鐵渣制備頑火輝石/尖晶石復相微晶玻璃的方法，屬于玻璃陶瓷技術領域。

技術背景

隨著不銹鋼行業的飛速發展，所需鎳鐵的冶煉規模迅猛增長，鎳鐵冶煉渣排放量隨之迅速增加。根據有關統計，我國鎳鐵渣年排放量約3000萬噸，成為繼鐵渣、鋼渣、赤泥后的第四大冶煉渣。目前，我國渣堆存量已超過2億噸，利用率僅在10％左右，不僅占用大量土地，還造成了嚴重的環境污染。因此如何高效、合理、經濟的處理鎳鐵渣逐漸成為鎳鐵冶煉行業所面臨的一個嚴峻問題。

目前，鎳鐵渣的處理方式主要以堆存和填埋為主，其資研究方向主要集中于井下充填、建材原料、合成聚合物、制備耐火纖維、回收有價金屬、制備隔熱磚等方面。與鐵渣、鋼渣相比，鎳鐵渣中氧化鎂、氧化硅含量高(二者含量之和占75wt％左右)，同時含有氧化亞鐵(5-10wt％)、氧化鋁(2-5wt％)以及有害重金屬元素(如Cr等)，化學成分復雜，活性低，導致其在井下充填、建材原料、合成聚合物等方面鎳鐵渣的使用量小，附加價值低，在制備耐火纖維、回收有價金屬方面流程長、操作困難。

制備微晶玻璃是一種冶金渣高效利用的方法。微晶玻璃具有玻璃、陶瓷和天然石材的優點，力學性能出色、化學穩定性高、耐磨性好，同時其制備原料來源廣泛。因此，微晶玻璃，特別是CaO-Al₂O₃-SiO₂ (CAS)、CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)系微晶玻璃，已成為一種具有廣闊市場應用前景的新型建筑裝飾材料。CAS、CMAS系微晶玻璃主晶相有：透輝石、輝石類、硅灰石、鈣長石等，此類晶相具有優異的力學性能、化學穩定性及耐磨性，但其莫氏硬度不高(5-6)。因此，在日常使用中微晶玻璃容易產生劃痕，影響其使用壽命與裝飾效果。同時，由于鎳鐵渣中含有較高的MgO，隨著鎳鐵渣配入量的提高，氧化鎂的含量會高于20wt％，在基礎玻璃熱處理過程中易生成鎂橄欖石相，會導致微晶玻璃力學性能嚴重下降。

專利201711326806.X公開了一種利用鎳鐵渣制備得到的建筑陶瓷的制備方法。以鎳鐵渣為原料，石英、富硅鋁原料、鈣質原料為添加劑，按質量百分比混合后，經過研磨、制粒成型、焙燒得到鎳鐵渣陶瓷。該方法中制備的鎳鐵渣陶瓷材料含有鈣長石、尖晶石、橄欖石等晶，力學性能優良(抗折強度85-180MPa)，吸水率0.3-7.5％。但是該工藝資源化利用率不高(～60％)，隨著鎳鐵渣配加量的增加，會不同程度的導致抗折強度與吸水率降低。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種用鎳鐵渣制備頑火輝石/尖晶石復相微晶玻璃的方法，通過優化鎳鐵渣與粉煤灰配比，并通過控制微晶玻璃的析晶溫度，誘導鎳鐵渣組分定向轉變，獲得了密度為3.08g/cm³，耐酸99.97％，耐堿99.70％，抗折強度為116MPa，莫氏硬度為8-9的頑火輝石/尖晶石復相微晶玻璃，大幅提高了鎳鐵渣的利用率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：