[發明專利]一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法

有效

• 申請號: 202110723985.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113502425B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 劉曉敏;李彬;徐百明;潘德安
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C03B32/02
• 分類號: C03B32/02;C22C28/00;C22C35/00;C22C1/02;C03C10/00;C03C6/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法，其特征在于，原料包括鋅回轉窯渣混合料和硅渣，其質量百分比分別為45-60:40-55，所述鋅回轉窯渣混合料和硅渣的質量百分比之和為100%;

所述鋅回轉窯渣混合料包括鋅回轉窯渣、還原調質劑；

所述硅渣的組份為SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO和ZnO，其中硅渣中的硅以單質硅、碳化硅和鈣黃長石的形式存在；

所述鋅回轉窯渣的組份為：SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、ZnO和MgO；

包括如下步驟：

（1）制備還原態含鐵料，按配方稱取回轉窯渣、焦炭、鈉長石和硼砂，形成回轉窯渣配合料，所述配合料經熔化后形成還原態含鐵料；

（2）再制備硅鐵合金和微晶玻璃，將步驟（1）形成的還原態含鐵料與硅渣混熔、澄清后形成基礎玻璃液，所得基礎玻璃液經水淬、分選后獲得硅鐵合金；剩余殘渣進一步經調質、熔融、水淬和晶化后獲得所述微晶玻璃；

回轉窯渣配合料的熔化溫度為1450-1500 ^oC，保溫2-3 h，獲得還原態含鐵料；還原態含鐵料與硅渣的混熔溫度為1450-1550 ^oC，混熔時間為1-2.5 h，形成均勻的基礎玻璃液；

將熔融基礎玻璃液轉移或倒入預先準備好的低于等于30 ^oC的水中，形成硅鐵合金和水淬殘渣；將合金渣料從水中過濾出來，分選后得到硅鐵合金，并在120~150 °C下烘干。

2.根據權利要求1所述的一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法，其特征在于，所述鋅回轉窯渣中各組份SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、ZnO、MnO、CuO、Na₂O和MgO的重量比是18-22:10-20:20-40:5-10:0.02-8:0.05-6:0.01-2:0.2-2:0.03-3；

所述硅渣中各組份SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO和ZnO之間的重量比是65-72:12-18:8-12:0.6-2:0.4-1:0.2-1:0.1-1；其中硅渣中的硅元素以單質硅、碳化硅和鈣黃長石形式存在，其重量比為15-30:30-60:5-10。

3.根據權利要求1所述的一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法，其特征在于，鋅回轉窯渣和還原調質劑的質量比為25-35:20-25；

所述還原調質劑包括焦炭、鈉長石、硼砂，其質量比為10-15:5-7:3-5。

4.根據權利要求1所述的一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法，其特征在于，利用上述水淬殘渣為主料制備微晶玻璃；所述微晶玻璃的制備原料由水淬殘渣、石英和助熔澄清劑組成，其分別占原材料總重量百分比為55-75:15-35:8-15；所述助熔澄清劑包括鉀長石、螢石、氧化鈰和硝酸鈉，其質量比為5-8:2-4:1-2:1-2；

首先將水淬殘渣、石英和助熔澄清劑按配方比例混合、球磨、篩分后獲得尺寸均勻的基礎玻璃配方料，配方料經熔融、水淬后獲得基礎玻璃，所得基礎玻璃再經熱處理制度后形成微晶玻璃；

所述熔融溫度為1380-1460 ^oC，保溫2-3 h以形成均質熔融態玻璃液；將均質玻璃液倒入預先準備好的低于等于30 ^oC水中，形成玻璃顆粒；將玻璃顆粒從水中過濾出來，并在150~200 ^oC下烘干；

將水淬后的基礎玻璃料在破碎機中破碎25~40 min，過150-200目篩后得到基礎玻璃粉；將上述基礎玻璃粉裝入坩堝中并轉移至晶化爐中，以5~15 ^oC/min的升溫速率升溫至600~780 ^oC進行預熱1-3 h，之后以5~10 ^oC/min的升溫速率升溫至970~1100 ^oC進行保溫燒結1~3 h；以5~10 ^oC/min的降溫速率降至720~850 ^oC，保溫0.5~2 h后自然冷卻至室溫，得到微晶玻璃產品。