专利名称：一种以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法
技术领域：
本发明涉 及一种微晶玻璃的制备方法，尤其涉及一种用金属尾矿、矿渣为主要 原料在常压液相烧结形成玻璃熔融体，减压去除气泡，晶化后加压致密制备微晶玻璃的 方法。
背景技术：
微晶玻璃的制备包括两个基本过程即原料熔制(玻璃化)和晶化两个基本 过程。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 两个基本过程为将玻璃配合料在高温下熔制后用各种方式制成玻璃制品，再将玻璃制品 热处理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 ) 熔窑中溶化后，用冷水水淬成玻璃粒料，筛分或球磨干燥后再进行1100-1200°C的热处 理晶化成为微晶玻璃《微晶玻璃，程全树，李宏，汤李纓，何峰编著，化学工业出版 社.2007 年 3 月，201-211》。整体析晶法、烧结法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难以过渡 到中试或生产。3、整体析晶法温度难控制，整体析晶是在玻璃成型后再加热晶化，由于成型后 玻璃制品各部位厚度不一致，因此加热晶化的温度难以控制。4、能源浪费，由于需要高温熔化、晶化两个基本过程，在高温溶化后的玻璃溶 液经水淬、干燥后再重新加热到1100-1200°C晶化，对能源是极大的浪费。5、生产周期长，由于需要熔化、晶化两个基本过程，生产一批至少需要36-46 小时(除去打磨、抛光等工序)。6、人工浪费，熔化、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，本发明提供了一种用金属尾矿、矿 渣为主要原料在常压、减压、加压条件下制备微晶玻璃的方法。本发明的技术解决方案是本发明提供了一种以金属尾矿、矿渣为原料的微晶 玻璃的制备方法，其特殊之处在于所述方法包括以下步骤1)准备金属尾矿、矿渣原料；
2)对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结形成微晶玻璃。上述步骤2)的具体实现方式是2.1)对金属尾矿、矿渣原料进 行常压液相烧结形成玻璃熔融体；2.3)对玻璃熔融体晶化后加压形成微晶玻璃。上述步骤2)在步骤2.1)和2.3)之间还包括2.2)对玻璃熔融体进行减压去除气泡。上述步骤2.1)中对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结的工艺参数是温度 1030°C 1130°C，260-320 分钟。上述步骤2.2)的工艺参数是从常压开始减压，负压不超过lOOOOpa，温度 1180-1080°C, 80-120 分钟。上述步骤2.3)的工艺参数是从常压开始加压，正压不超过lOOOOOpa，晶化温 度 1080-920°C，120-160 分钟。上述步骤1)中金属尾矿、矿渣原料的化学组成包括质量分数是48-75%的 SiO2> 5-25%的 A1203、8-25%的 CaO、0.8-8%的 Li2O 以及 0.8-8%的 BaO。上述步骤1)中金属尾矿、矿渣原料的化学组成还包括质量分数是1-8%的C、 1-5 % 的 MgO 以及 1-8 % 的 K2O 和 / 或 Na2O。上述步骤1)中金属尾矿、矿渣原料的化学组成包括质量分数是50-65%的 SiO2> 6-15% 的 A1203、9-16% 的 CaO、1—3% 的 Li2CK 1—3% 的 BaO、1—6% 的 C、2-4% 的MgO以及2-6 %的K2O和/或Na2O。本发明的优点是本发明是根据目前微晶玻璃先将原料经熔化、水淬制成玻璃粒料，再经热处理 晶化，或者将原料熔化，玻璃成型后再经热处理晶化，转变成微晶玻璃的玻璃化和晶化 两个作用的连续化操作，再根据尾矿、矿渣的化学成分、烧结温度的不同，结合实验结 果对原料合理组合，达到助熔、互熔、共熔、促进晶化，并采用不同压力制备成致密的 微晶玻璃。其具有以下优点1、成本低。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2.8亿元人民币，而本项目工业技术年产 100万平方米微晶玻璃根据设备报价、工程报价、地价等估算需投资1.2亿元人民币，可 节省投资57.14%。2、能耗低。本发明所提供的微晶玻璃的制备方法是将目前传统工艺生产每平方 米微晶玻璃需38-46元的天然气或液化石油气，本项目新工艺生产每平方米微晶玻璃只 需20-28元的能源，能节约能源42.86%。3、周期短。传统工艺除去研磨切割工序外从熔化、水淬、干燥、晶化成型生产 周期需36-46小时，小规模生产周期更长，而本发明所提供的微晶玻璃的制备方法除去 研磨切割工序外只需18-26小时，可缩短生产周期46.34%。4、应用范围广。本发明所提供的微晶玻璃的制备方法不但能生产有孔微晶玻 璃，还能生产无孔微晶玻璃，工艺技术国际领先，降低投资、生产成本有很强的优势。
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微晶玻璃的方法，由于不同 的尾矿、矿渣所含成分差异较大，烧结温度差异亦较大，采用常压液相烧结形成玻璃熔 融体，减压去除气泡，晶化后加压形成致密的微晶玻璃，将不同的尾矿、矿渣等主要原 料根据实验结果合理组合，达到助熔、互熔、共熔、促进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 Si02、5-25% 的 A1203、8-25% 的 CaO、0.8-8% 的 Li20、0.8-8% 的 BaO、1-8% 的 C、1-5% 的 MgO 以及 1-8% 的 K20 和 / 或 Na20。其 中，Si02、A1203以及CaO都是玻璃的必要成分，Li20以及BaO都是为了增强微晶玻璃 的强度；C、MgO以及K20和/或Na20都是助燃剂，相当于催化剂，如果没有C、MgO 以及K20和/或Na20照样可以生产成微晶玻璃，只不过生产时间过于长，浪费能源。为了效果更好，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 % ； BaOl-3 % ； C1-6 % ； Mg02-4% ； K20+Na202-6%。本发明鉴于不同的尾矿、矿渣所含成分差异较大，因此在进行本发明之前，完 全可以对不同的尾矿、矿渣原料检验各种原料化学成分，以确定各种原料烧结度等有关 特性以及各种原料相互作用的确定，通过确定原料配比，确定工艺温度，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产生助熔、共熔、 促进晶化的作用，本发明人长期试验得到本发明的较佳的工艺参数，就是采用常压液相 烧结形成玻璃熔融体，减压去除气泡，晶化后加压形成致密的微晶玻璃的制备方法。本发明将不同金属尾矿、矿渣等主要原料合理组合，达到助熔、互熔、共熔， 促进晶化的最佳配比，不仅可以以金属尾矿、矿渣等为主要原料制备有孔微晶玻璃，还 可以制备无孔微晶玻璃。具体而言，本发明提供了一种以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方 法，该方法包括以下步骤1)准备金属尾矿、矿渣原料1.1)净选金属尾矿、矿渣原料并除去杂质；1.2)对步骤1.1)所得到的金属尾矿、矿渣原料粉碎并过80-120目筛。2)对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结形成微晶玻璃。2.1)对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结形成玻璃熔融体的参数是温度 从室温到1080°C，时间560-620分钟。2.2)对玻璃熔融体进行减压去除气泡的参数是从常压开始减压，负压不超过 10000pa,温度1180-1080°C，时间80-120分钟，最终是减少或去除成品的气孔。2.3)对玻璃熔融体晶化后加压形成致密的微晶玻璃的参数是从常压开始加 压，正压不超过100000pa，晶化温度1080-920°C，时间120-160分钟。
权利要求
1.一种以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在于所述方法包 括以下步骤1)准备金属尾矿、矿渣原料；2)对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结形成微晶玻璃。
2.根据权利要求1所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在 于所述步骤2)的具体实现方式是2.1)对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结形成玻璃熔融体；2.3)对玻璃熔融体晶化后加压形成微晶玻璃。
3.根据权利要求2所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在 于所述步骤2)在步骤2.1)和2.3)之间还包括2.2)对玻璃熔融体进行减压去除气泡。
4.根据权利要求2或3所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特 征在于所述步骤2.1)中对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结的工艺参数是温度 10301130°C, 260-320 分钟。
5.根据权利要求4所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特 征在于所述步骤2.2)的工艺参数是从常压开始减压，负压不超过lOOOOpa，温度 1180-1080°C, 80-120 分钟。
6.根据权利要求5所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特征 在于所述步骤2.3)的工艺参数是从常压开始加压，正压不超过lOOOOOpa，晶化温度 1080-920°C, 120-160 分钟。
7.根据权利要求1或2或3所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法， 其特征在于所述步骤1)中金属尾矿、矿渣原料的化学组成包括质量分数是48-75%的 SiO2> 5-25%的 A1203、8-25%的 CaO、0.8-8%的 Li2O 以及 0.8-8%的 BaO。
8.根据权利要求7所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特征在 于所述步骤1)中金属尾矿、矿渣原料的化学组成还包括质量分数是1-8%的C、1-5% 的MgO以及1-8 %的K2O和/或Na2O。
9.根据权利要求8所述的以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，其特征 在于所述步骤1)中金属尾矿、矿渣原料的化学组成包括质量分数是50-65%的Si02、 6-15% 的 A1203、9-16% 的 CaO、1-3% 的 Li2CK 1-3% 的 BaO、1-6% 的 C、2-4% 的 MgO 以及2-6 %的K2O和/或Na2O。
全文摘要
本发明涉及一种以金属尾矿、矿渣为原料的微晶玻璃的制备方法，该方法包括以下步骤1)准备金属尾矿、矿渣原料；2)对金属尾矿、矿渣原料进行常压液相烧结形成微晶玻璃。本发明提供了一种成本低、能耗低以及生产周期短的用金属尾矿、矿渣为主要原料在常压、减压、加压条件下制备微晶玻璃的方法。
文档编号C03C6/10GK102010128SQ20101054443
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者王永清 申请人:王永清