[发明专利]一种高硅铁尾矿和高炉渣制备微晶泡沫玻璃的方法

说明书

一种高硅铁尾矿和高炉渣制备微晶泡沫玻璃的方法，按以下步骤进行：(1)准备高硅铁尾矿、高炉渣和粘土作为原料；(2)准备钛白粉、硼砂、碳酸钠、碳酸钙和偏磷酸钠作为添加剂；(3)将全部原料和添加剂混合后湿磨制成料浆；(4)进行喷雾造粒制成粉体颗粒；(5)将粉体颗粒填充到模具后用加热炉进行焙烧发泡和析晶过程；(6)随炉冷却至常温。本发明的方法制备工艺简洁，所用原料为废弃物，实现了固体废弃物的资源化利用，得到的微晶泡沫玻璃产品价值高。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种高硅铁尾矿和高炉渣制备微晶泡沫玻璃的方法。

背景技术

泡沫玻璃是多孔玻璃的一种，在玻璃态基体中存在着大量的闭合气孔，具有轻质、隔热、防火、吸声、耐腐蚀等优良性能，属于绿色环保材料；传统的泡沫玻璃制备是由一定量的碎玻璃、发泡剂、稳泡剂和改性添加剂等，经细磨混匀后，置于模具中经过预热、熔融、发泡、退火等工艺流程制备得到；泡沫玻璃中气孔的孔径介于1～4mm之间，气孔率大于60％，性能较好的泡沫玻璃体积密度在0.2～0.6g/cm³，抗压强度在1～1.7MPa之间，导热系数低于0.35W/(m*K)；微晶玻璃又被称为玻璃陶瓷，是基础玻璃加热过程中通过在特定条件下控制晶化而在玻璃相中产生大量微晶相，从而得到的一种微晶相与玻璃相共存的固体材料；使用高硅铁尾矿和高炉渣制备泡沫玻璃，因为两者中的一些金属氧化物作为晶核剂能够引发析晶，以及发泡过程中的界面诱导析晶，外加焙烧时控制温度条件，使泡沫玻璃产品中产生量的微晶相，得到微晶泡沫玻璃；相较于非晶态的泡沫玻璃产品，微晶泡沫玻璃具有更高的强度、更好的隔热性和稳定性；传统的泡沫微晶玻璃的制备工艺一般分为两大步骤，第一步是将原料在1400℃左右的高温下熔融，然后水淬得到玻璃原料；第二步将玻璃原料破碎后与添加剂混合，在高温下进行二次焙烧实现发泡析晶。过程繁琐复杂，且能耗高。

高硅铁尾矿和高炉渣均为钢铁工业排放的大宗固体废弃物；高炉渣是高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和石灰石熔剂中的非挥发组分形成的固体废渣，是冶金行业产量最大的一种废渣之一，当前我国的高炉渣利用率约为85％，主要的应用生产为水泥和混凝土等低附加值产品；铁尾矿是铁矿石选铁后排放的固体废物，高硅铁尾矿的特点是组成成分中SiO₂含量超过70％，矿物组成为石英矿物和含铁矿物，粒度小于0.124mm，具有较高的熔点；我国铁矿石品位较低，尾矿产量大，综合利用率不足10％，大量铁尾矿堆存不仅对土壤和地下水造成污染，浮尘进入大气危害人体健康，还占用了大量土地资源，尾矿坝存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种高硅铁尾矿和高炉渣制备微晶泡沫玻璃的方法，采用的原料为高硅铁尾矿、高炉渣和粘土，添加钛白粉、硼砂、碳酸钠、碳酸钙和偏磷酸钠等添加剂。相较于传统的制备方法，该方法只需在中温炉中一次焙烧，即可实现发泡和玻璃相的析晶，实现高硅铁尾矿和高炉渣资源化利用的同时，得玻璃相与微晶相共存的微晶泡沫玻璃。

本发明的方法包括以下步骤：

1、准备高硅铁尾矿、高炉渣和粘土作为原料，原料中按质量百分比高硅铁尾矿占40～50％，高炉渣占35～44％，粘土占11～19％；

2、准备钛白粉、硼砂、碳酸钠、碳酸钙和偏磷酸钠作为添加剂；添加剂中钛白粉占全部原料总质量的1～3％，硼砂占全部原料总质量的2～4％，碳酸钠占全部原料总质量的2～7％，碳酸钙占全部原料总质量的1～6％，偏磷酸钠占全部原料总质量的0.5～1.5％；

3、将全部原料和添加剂混合形成混合物料，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；料浆中水的重量百分比为30～40％；

4、将料浆注入喷雾造粒器中进行喷雾造粒，制成粉体颗粒；