[发明专利]一种用镍铁渣制备顽火辉石/尖晶石复相微晶玻璃的方法

说明书

本发明公开了一种用镍铁渣制备顽火辉石/尖晶石复相微晶玻璃的方法。以镍铁渣为原料，以粉煤灰为调质剂，通过优化镍铁渣与粉煤灰配比，并通过控制微晶玻璃(700‑1000℃)的析晶温度，诱导镍铁渣组分定向转变，制备出以顽火辉石为主晶相，尖晶石(MgFe₂O₄、MgAl₂O₄、MgCr₂O₄)为强化相的微晶玻璃，从而提高微晶玻璃综合性能。本发明所制备的顽火辉石/尖晶石复相微晶玻璃的密度为3.02‑3.09g/cm³，耐酸≥99.95％，耐碱≥99.51％，抗折强度为72‑116MPa，莫氏硬度为8‑9。本发明具有工艺简单，生产成本低，环境友好的特点。利用镍铁渣制备得到的辉石‑尖晶石复相微晶玻璃具有化学稳定性好、抗折强度高等诸多优点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用镍铁渣制备顽火辉石/尖晶石复相微晶玻璃的方法，属于玻璃陶瓷技术领域。

技术背景

随着不锈钢行业的飞速发展，所需镍铁的冶炼规模迅猛增长，镍铁冶炼渣排放量随之迅速增加。根据有关统计，我国镍铁渣年排放量约3000万吨，成为继铁渣、钢渣、赤泥后的第四大冶炼渣。目前，我国渣堆存量已超过2亿吨，利用率仅在10％左右，不仅占用大量土地，还造成了严重的环境污染。因此如何高效、合理、经济的处理镍铁渣逐渐成为镍铁冶炼行业所面临的一个严峻问题。

目前，镍铁渣的处理方式主要以堆存和填埋为主，其资研究方向主要集中于井下充填、建材原料、合成聚合物、制备耐火纤维、回收有价金属、制备隔热砖等方面。与铁渣、钢渣相比，镍铁渣中氧化镁、氧化硅含量高(二者含量之和占75wt％左右)，同时含有氧化亚铁(5-10wt％)、氧化铝(2-5wt％)以及有害重金属元素(如Cr等)，化学成分复杂，活性低，导致其在井下充填、建材原料、合成聚合物等方面镍铁渣的使用量小，附加价值低，在制备耐火纤维、回收有价金属方面流程长、操作困难。

制备微晶玻璃是一种冶金渣高效利用的方法。微晶玻璃具有玻璃、陶瓷和天然石材的优点，力学性能出色、化学稳定性高、耐磨性好，同时其制备原料来源广泛。因此，微晶玻璃，特别是CaO-Al₂O₃-SiO₂ (CAS)、CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)系微晶玻璃，已成为一种具有广阔市场应用前景的新型建筑装饰材料。CAS、CMAS系微晶玻璃主晶相有：透辉石、辉石类、硅灰石、钙长石等，此类晶相具有优异的力学性能、化学稳定性及耐磨性，但其莫氏硬度不高(5-6)。因此，在日常使用中微晶玻璃容易产生划痕，影响其使用寿命与装饰效果。同时，由于镍铁渣中含有较高的MgO，随着镍铁渣配入量的提高，氧化镁的含量会高于20wt％，在基础玻璃热处理过程中易生成镁橄榄石相，会导致微晶玻璃力学性能严重下降。

专利201711326806.X公开了一种利用镍铁渣制备得到的建筑陶瓷的制备方法。以镍铁渣为原料，石英、富硅铝原料、钙质原料为添加剂，按质量百分比混合后，经过研磨、制粒成型、焙烧得到镍铁渣陶瓷。该方法中制备的镍铁渣陶瓷材料含有钙长石、尖晶石、橄榄石等晶，力学性能优良(抗折强度85-180MPa)，吸水率0.3-7.5％。但是该工艺资源化利用率不高(～60％)，随着镍铁渣配加量的增加，会不同程度的导致抗折强度与吸水率降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种用镍铁渣制备顽火辉石/尖晶石复相微晶玻璃的方法，通过优化镍铁渣与粉煤灰配比，并通过控制微晶玻璃的析晶温度，诱导镍铁渣组分定向转变，获得了密度为3.08g/cm³，耐酸99.97％，耐碱99.70％，抗折强度为116MPa，莫氏硬度为8-9的顽火辉石/尖晶石复相微晶玻璃，大幅提高了镍铁渣的利用率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：