[發明專利]一種利用赤泥尾渣制備透明玻璃和內含針狀晶體微晶玻璃的方法

在審

• 申請號: 202310255073.4
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116332512A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 劉紹宏;郭靜靜;王偉;潘曉林
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C03C10/00
• 分類號: C03C10/00;C03B5/16;C03B19/02;C03B32/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開了一種利用赤泥尾渣制備透明玻璃和內含針狀晶體微晶玻璃的方法，解決了赤泥尾渣生產玻璃及微晶玻璃過程中生產能耗高，赤泥尾渣利用率低，玻璃無實際應用價值，微晶玻璃韌性低的難題。本發明以赤泥尾渣為原料，提出添加Bsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;作為助熔劑降低熔化溫度，制得透明玻璃，采用一步法熱處理進一步降低能耗。提出使用CaFsubgt;2/subgt;，Psubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;作為晶核劑使赤泥尾渣微晶玻璃內部析出針狀晶體，提高微晶玻璃韌性。本發明技術新穎，有效推動了危險固廢資源處置與高值化利用領域的發展。

技術領域

本發明涉及一種利用赤泥尾渣制備透明玻璃和內含針狀晶體微晶玻璃的方法，屬于危險固廢資源的處置與高值化利用領域。

背景技術

赤泥是氧化鋁制備工業中所產生的有害固體廢棄物，每生產1噸氧化鋁將隨之獲得1-2噸赤泥。隨著我國工業化進程加快，對氧化鋁產業的需求增大，導致赤泥的堆積量逐年增加，目前累計堆積量已超過4億噸，嚴重污染環境并占用大量土地面積。由于赤泥中含有較多的Al、Fe等有價金屬，我國國內對赤泥的回收再利用方式通常采用直接分選、還原焙燒、浸出提取等工藝從赤泥中回收鋁鐵。但由于赤泥的回收率低，經過提鋁、鐵工藝后同樣生成了大量的赤泥尾渣。赤泥尾渣中仍含有大量的CaO、SiO₂、Al₂O₃等組成成分，這些組成成分和玻璃及微晶玻璃相似，因此將赤泥尾渣制備成玻璃和微晶玻璃是赤泥尾渣回收再利用的有效途徑。

微晶玻璃是由玻璃控制晶化制得的多晶固體，同時具備玻璃和陶瓷的優點，例如高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、高絕緣性、低介電損耗、高化學穩定性等，廣泛應用于國防、航空航天、電子、生物醫學、建材等領域。微晶玻璃的物化性質通常是由其內部晶體的種類和形態來決定的。在赤泥尾渣轉變為微晶玻璃的過程中，通常采用熔融法和燒結法。上述方法所制備的微晶玻璃晶體形貌為塊狀硅灰石和鈣長石，這種晶體形貌的微晶玻璃存在著韌性差，晶體含量少，防水性低，產品附加值低的問題，和塊狀晶體相比，針狀晶體具有較高長徑比，可阻礙裂紋的擴展，有效提高微晶玻璃的韌性。與此同時，赤泥尾渣仍存在利用率低，生產能耗高，工藝流程長，不能實現連續工業化生產的問題，且利用赤泥尾渣制備的玻璃不能達到良好的透明效果，無實際應用價值。

隨著技術和產業發展，迫切需要一種通過利用赤泥尾渣來制備透明玻璃和高性能微晶玻璃的技術方案。已有技術無法解決該技術難題。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明提出引入B₂O₃作為助熔劑降低原料熔化溫度，使玻璃熔融澄清達到透明效果，提出采用一步法熱處理工藝制備微晶玻璃，降低生產能耗。提出使用CaF₂，P₂O₅作為晶核劑使微晶玻璃內部析出針狀晶體，提高微晶玻璃韌性。技術新穎，成功制備出透明玻璃和內含針狀晶體的微晶玻璃。本發明是重要技術革新。

本發明提供了一種利用赤泥尾渣制備透明玻璃和內含針狀晶體微晶玻璃的方法，解決了赤泥尾渣制備透明玻璃和高性能微晶玻璃的難題，同時提高了赤泥尾渣的利用率，降低了生產能耗，優化了生產工藝。

本發明的目的在于提供一種利用赤泥尾渣制備內含針狀晶體微晶玻璃的方法：

其組分為：提取Al、Fe后的赤泥尾渣29wt％-80wt％，助熔劑B₂O₃?10-29wt％；晶核劑：CaF₂?6wt％-24wt％、P₂O₅?5wt％-18wt％；上述組分混合后經熔融、澆注后制得透明玻璃，將透明玻璃熱處理后制得內含針狀晶體的微晶玻璃。

所述內含針狀晶體的微晶玻璃內部針狀晶體為氟磷灰石相，氟磷灰石晶體長度為0.3-5.0μm，直徑為0.1-1μm，長徑比為3-6，在微晶玻璃中的分布占比為70-98％。