[发明专利]一种熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃的工艺技术

说明书

技术领域

本发明涉及微晶玻璃（建筑材料）制造领域，具体是一种熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃的工艺技术。

背景技术

微晶玻璃，又称玻璃陶瓷或结晶化玻璃，是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。

在国家科委制定的2010年社会发展纲要中，把矿渣综合治理列为国家资源综合利用行动的发展重点和环境治理的重点。

矿渣微晶玻璃强度高，化学稳定性好，可根据需要生产多种混合色和多种规格的异型微晶玻璃，广泛用作建筑装饰材料；天然石材由于含有微量有害人体健康的放射性辐射元素，而受到限制，因而，微晶玻璃是天然石材的理想替代品。

黄磷炉渣是电炉法制备黄磷时的工业固体废物。每生产1t黄磷产出炉渣约8～10t。2009年我国黄磷产量约为82.5万t，排放黄磷炉渣约742.5万t。目前，我国黄磷炉渣资源化主要用于水泥工业、硅钙肥、路基材料、陶瓷材料、白炭黑、玻璃材料、砖、稀土元素等领域。这些方法没有充分利用黄磷炉渣的蓄含的热量，产品附加值低。而利用熔融态黄磷炉渣制备矿渣微晶玻璃，不仅可降低微晶玻璃的成本，具有显著的经济效益，还能减少黄磷炉渣的堆存量，有利于保护生态环境。

残余应力是微晶玻璃生产中一种普遍存在的现象。基础玻璃成型时，温差过大，很容易产生内应力，容易断裂分层，本发明在成型过程中尽量消除残余应力，避免基础玻璃的破裂。

黄磷炉渣出炉温度高达1500℃。目前用于制备微晶玻璃的黄磷炉渣，一般是水淬渣，没有充分利用炉渣中的显热，能耗高，增加黄磷炉渣制备微晶玻璃的成本；同时水淬法处理熔融态黄磷炉渣的过程中，带来大气、水、生态污染等一系列问题。微晶玻璃制备过程中，一般采用烧结法，制得的微晶玻璃存在气孔、致密性不高，对抗压能力、抗弯曲能力等理化性能有一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃的工艺技术，该技术充分利用黄磷炉渣生产高档次材料微晶玻璃，替代天然大理石，用于建筑装饰，解决我国天然大理石的资源短缺和放射性污染问题。

本发明方法通过如下技术方案实现本发明目的：

（1）备料

根据CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系相图确定制备微晶玻璃的原料配方，其中黄磷炉渣占原料总量的51～78wt%，富含辅料SiO₂辅料(SiO₂的含量大于70%)占原料总量的19～38wt%，辅料Al₂O₃占原料总量的2.4～11wt%；粉碎辅料至150～200目；

（2）把辅料（富含辅料SiO₂辅料和辅料Al₂O₃）添加到熔融态黄磷炉渣中，搅拌混合均匀后，在1280℃～1400℃温度下熔化，保温1h～2h进行澄清，制得基础玻璃熔液；

（3）浇注成型

将基础玻璃熔液浇注到合金钢板成型模具中，置于炉体中，在600℃～650℃下保温1h～2h后退火，可较好消除残余内应力；

（4）微晶化处理

对退火后的基础玻璃进行核化、晶化处理，再次退火后得到微晶玻璃，其中控制核化温度为740℃～800℃，核化升温速率为3℃～8℃/min，核化时间1.5 h～3h；晶化温度为1000℃～1080℃，晶化升温速率2℃～5℃/min，晶化时间1.5h～2.5h；

（5）后加工

对制备的微晶玻璃进行切割、打磨和抛光后，得到符合要求的微晶玻璃产品。

本发明中成型模具为耐温1300℃～1500℃的合金材料。

本发明中所述富含二氧化硅辅料要求SiO₂的含量大于70%，可为石英砂、废玻璃和石英尾砂的任一种。

本发明利用熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃，解决了水淬法处理熔融态黄磷炉渣带来环境二次污染、浪费炉渣中蓄含的能量、制备微晶玻璃成本高等问题，采用熔融法、浇注成型制备微晶玻璃；基础玻璃浇注成型时，通过有效控制成型方式（金属模具预热温度、退火温度、退火时间等）和成型速度，可以消除成型破裂和分层问题，减少微晶玻璃中气孔，提高显微结构的致密性，提高成品率和产品的质量。

附图说明

图1为本发明微晶玻璃的工艺流程示意图；

图2为本发明实施例1核化、晶化速率条件下与过快的核化晶化升温速率条件下制得的微晶玻璃XRD图谱对比示意图；