专利名称：一种以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无孔微晶玻璃的制备新方法，尤其涉及一种利用金属尾矿、矿渣为主要原料制备成无孔微晶玻璃的新方法。
背景技术：
目前微晶玻璃的制备工艺包括两个基本过程即原料熔制(玻璃化)和核化晶化两个基本过程。其中，核化晶化主要有两种方法即整体析晶法和烧结法。整体析晶法制备微晶玻璃的两个基本过程是将玻璃配合料在高温下熔制后用各种方式(如吹制、压制、拉制、压延、高烧、浇铸等)制成玻璃制品，再将玻璃制品加热处理核化晶化而转变成微晶玻璃。《潘守芹等编，新型玻璃，上海，同济大学出版社，1992. 73 74》。烧结法制备微晶玻璃的两个基本过程先将配合料在高温(1500 1650°C )熔窑中熔化后，用冷水水淬，筛分或球磨干燥制成玻璃粒料后再进行1100 1200°C的热化处理核化晶化成为微晶玻璃《微晶玻璃，程全树，李宏，汤李，何峰编著，化学工业出版社，2007年3月，201 211》。然而，整体析晶法、烧结法制备微晶玻璃均包括两个基本过程，有如下缺点1、高温熔化，需要不低于1700°C的高温熔炉，需要高温熔炉厂房，需要水淬、筛分或球磨、干燥设备、厂房和基本设施。投资大，耗能大。2、小试工艺及配方在向中试或生产过渡时难度较大。小试用的坩埚体积小、投料量小，而实验时将坩埚烧到1500°C以上才投料，在投料时温度极高，一部分易挥发的成分突然处于高温中易挥发；一部分密度大的沉积粘在坩埚底上；一部分像倒啤酒一样溢出坩埚之外，所剩下的成分与投料的成分相差较大，这种小实验的配料比例和这种方法难以过渡到中试生产。用这种方法生产的微晶玻璃是有孔微晶玻璃。3、整体析晶法温度难控制，整体析晶法是在制成玻璃制品后再加热核化晶化，由于制成的玻璃制品各部位厚度不一致，因此加热核化晶化的温度难以控制。4、能源浪费，由于需要高温熔化，核化晶化两个基本过程，原料在高温熔化后的玻璃溶液经冷却水淬制成粒料、干燥后再重新加热到1100 1200°C核化晶化，对能源是极大的浪费。5、生产周期长，由于需要熔化，核化晶化两个基本过程，生产一批至少需要41 48小时(除去打磨、抛光等工序)。6、人工浪费，熔化后水淬、筛分或球磨、干燥这些环节浪费人工。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种生产成本低廉、功耗低以及生产周期短的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备新方法。本发明的技术解决方案是本发明提供了一种以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备新方法，其特殊之处在于所述制备方法包括以下步骤1)选取金属尾矿以及矿渣原料；
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2)对步骤1)所选取的金属尾矿以及矿渣原料进行化学成分检验以及含量的测定；3)将步骤2含量测定后的原料经多次实验，合理组合，使各种化学成分及含量达到最佳配比后再进行步骤4)；4)用最佳配比的原料进行无孔微晶玻璃的制备。上述原料的最佳配比的化学组成包括质量分数是48-75 %的Si02、5_25 %的Al203、8-25%的 Ca0、0. 8-8%的 Li2O 以及 0. 8-4%的 BaO。上述原料的最佳配比的化学组成还包括质量分数是1-8%的C、l_5%的MgO以及1-8 %的 K2O 和 / 或 Na20。上述原料的最佳配比的化学组成包括质量分数是50-65%的Si02、6_15%的Al203、9-16%的 CaO、1-3%的 BaO、1-6%的 C、2_4%的 MgO 以及 2-6%的 K2O 和 / 或N 0。上述步骤4)的具体实现方式是4. 1)对金属尾矿以及矿渣原料进行加热，使原料形成玻璃熔融体；4. 2)对步骤4. 1)所得到的玻璃熔融体进行核化处理；4. 3)核化后再进行晶化处理，形成无孔微晶玻璃。上述步骤4. 1)中形成玻璃熔融体的工艺参数是从室温升温至1100 1360°C，保温230-340分钟。上述步骤4. 2)中进行核化处理的工艺参数是温度600-960°C，保温60-180分钟。上述步骤4. 3)中进行晶化处理的工艺参数是温度680-1060°C，保温40-210分钟。本发明的优点是本发明提供了一种以金属尾矿、矿渣为主要原料的无孔微晶玻璃的制备新方法，与传统方法进行生产微晶玻璃不同的是，本发明在获取金属尾矿以及矿渣等原料后，首先对其各种原料的化学成分及含量进行了测定，对测定结果进行分析总结后，根据实验结果，对原料合理组合，达到助熔、互熔、共熔，确定各原料及其最佳配比，用最佳配比对的原料进行加热、核化以及晶化等多次实验后确定了一种新的能够耗时短、成本低廉、功耗低的无孔微晶玻璃的制备新方法，最终形成了效果很好的无孔微晶玻璃，具体而言，本发明具有以下优点本发明根据各原料所含的化学成分，再根据试验结果，对原料合理组合，达到助熔、互熔、共熔，确定各原料的最佳配比，再根据试验结果，确定原料熔融、核化、晶化的最佳工艺条件；目前微晶玻璃的制备方法生产每平方米微晶玻璃需42-56元的天然气或液化石油气，本发明所提供的新工艺生产每平方米微晶玻璃只需对-32元的能源费用，能节约能源费用42. 86%，功耗低；同时，目前传统的微晶玻璃的制备工艺除去研磨切割工序外从熔化、水淬、干燥、在加热核化、晶化制成成品，生产周期需41-48小时，更不足的是，只能制成有孔微晶玻璃。而本发明所提供的微晶玻璃的制备新方法除去研磨切割工序外只需1816小时，可缩短生产周期约50% ；第三，本发明根据中国地质科学院尾矿综合利用研究中心年产100万平方米微晶玻璃项目可行性研究报告，项目总投资需2. 8亿人民币，而本项目技术年产100万平方米微晶玻璃根据设备报价、工程报价、等估算需投资1. 2亿人民币，可节省投资57. 14%，节省建厂投资。更重要的是本工艺可降低生产成本40%，其工艺技术国际领先，有市场竞争优势。
具体实施例方式本发明涉及一种用金属尾矿、矿渣为主要原料制备无孔微晶玻璃的新方法，由于不同的尾矿、矿渣所含成分差异较大，熔制温度差异较大，将不同的尾矿、矿渣等主要原料根据试验结果合理组合，达到助熔、互熔、共熔、促进核化、晶化的配比的投料所含的化学组成范围为(按质量分数):48-75%的5比2、5-25%的六1203、8-25%的010、0.8-8%的Li20、0. 8-8 % 的 BaO, 1-8 % 的 C、1-5 % 的 MgO 以及 1-8 % 的 K2O 和 / 或 NaO 都是为了 达到最佳熔融度；为了效果好，本发明优选最佳的配比的投料所含的化学组成范围为(按质量分数):Si0250-65 % ；Al2036-15 % ；Ca09-16 % ；Li201-3 % ；Ba01-3 % ；C1-6 % ；Mg02-4 % ；Κ20+Νει202-6%。本发明鉴于不同的尾矿、矿渣所含成分差异较大，因此，首先对不同的尾矿、矿渣原料成分进行检验，以确定各种原料熔融度等有关特性以及各种原料相互作用的确定，通过确定原料的最佳配比，确定工艺温度最佳曲线，合适的压力值。本发明可以通过实验调配，将金属尾矿、矿渣的成分合理调配使达到助熔、共熔、促进熔化、晶化的作用，本发明人由于亲自自始至终参与实验、结果分析，总结每次实验结果，不断摸索最佳工艺，原料最佳配比、研制成致密的无孔微晶玻璃。具体而言，本发明提供了一种以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备新方法，该方法包括以下步骤1)选取金属尾矿以及矿渣原料并除去杂质；1. 1)对步骤1)所得到的金属尾矿、矿渣原料粉碎并过80-120目筛。2)对步骤1. 1)所选取的金属尾矿以及矿渣原料进行化学成分检验以及含量的测定；3)；将步骤2)含量测定后的原料，经多次实验，合理组合，使各种化学成分及含量达到最佳配比后再进行步骤4)；4)用最佳配比的原料进行无孔微晶玻璃的制备。4. 1)对金属尾矿、矿渣原料进行加热使原料形成玻璃熔融体，其参数是温度从室温到1100 1360°C，时间=230-340分钟。4. 2)核化温度600-960°C，时间60-180 分钟。4. 3)晶化温度:680-1060°C，时间:40-210 分钟。
权利要求
1.一种以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤1)选取金属尾矿以及矿渣原料；2)对步骤1)所选取的金属尾矿以及矿渣原料进行化学成分检验以及含量的测定；3)将步骤幻中各种化学成分及含量达到最佳配比后进行步骤4)；4)根据原料的最佳配比进行无孔微晶玻璃的制备。
2.根据权利要求1所述的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述原料的最佳配比的化学组成包括质量分数是48-75%的Si02、5-25%的A1203、8-25%的Ca0、0. 8-8%的 Li2O 以及 0. 8-4%的 BaO。
3.根据权利要求2所述的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述原料的最佳配比的化学组成还包括质量分数是1-8%的C、l-5%的MgO以及1-8 %的 K2O 和 / 或 Na20。
4.根据权利要求3所述的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述原料的最佳配比的化学组成包括质量分数是50-65%的Si02、6-15%的A1203、9-16%的 Ca0、l-3% 的 BaO、1-6% 的 C、2-4% 的 MgO 以及 2-6% ^ K2O 和 / 或妝20。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述步骤4)的具体实现方式是4. 1)对金属尾矿以及矿渣原料进行加热，使原料形成玻璃熔融体；4. 2)对步骤4. 1)所得到的玻璃熔融体进行核化处理；4. 3)核化后再进行晶化处理，形成无孔微晶玻璃。
6.根据权利要求5所述的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述步骤4. 1)中形成玻璃熔融体的工艺参数是从室温升温至1100°C 1360°C，保温230-340分钟。
7.根据权利要求6所述的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述步骤4. 2)中进行核化处理的工艺参数是温度600-960°C，保温60-180分钟。
8.根据权利要求7所述的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述步骤4. 3)中进行晶化处理的工艺参数是温度680-1060°C，保温40-210分钟。
全文摘要
本发明涉及一种利用金属尾矿、矿渣为主要原料制备成无孔微晶玻璃的新方法，该制备方法包括以下步骤1)选取金属尾矿以及矿渣原料；2)对步骤1)所选取的金属尾矿以及矿渣原料进行化学成分检验以及含量的测定；3)将步骤2含量测定后的原料经多次实验，合理组合，使各种化学成分及含量达到最佳配比后再进行步骤4)；4)用最佳配比的原料进行无孔微晶玻璃的制备。本发明提供了一种生产成本低廉、功耗低以及生产周期短的以金属尾矿、矿渣为原料的无孔微晶玻璃的制备新方法。
文档编号C03B32/02GK102390930SQ20111021330
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者王永清 申请人:王永清