[发明专利]利用铁尾矿制备高强耐磨微晶玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强耐磨微晶玻璃的制备方法，特别是一种利用铁尾矿制备高强耐磨微晶玻璃的方法。

背景技术

我国铁尾矿每年产生数亿吨，污染环境的同时给社会也造成了巨大的压力，不仅占用了大量的耕地，而且干涸后的尾砂、粉煤灰等遇大风形成扬尘。尾矿库、赤泥库等超期或超负荷使用，甚至违规操作，会带来极大安全隐患，对周边地区人民财产和生命安全造成严重威胁，是国家目前亟待解决的难题。迫切需要在实现最大量使用废弃物的同时，解决废渣对生态环境严重破坏等问题。

CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)微晶玻璃是比较重要的微晶玻璃体系。由于是四元玻璃体系，因此其相图比较复杂，所能析出的晶相也比通常的三元玻璃体系要多。常见的析出晶体有透辉石[CaO·MgO·2SiO₂]、钙长石[CaO·Al₂O₃·2SiO₂]、堇青石[2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂]、莫来石[3Al₂O₃·2SiO₂]、镁橄榄石等。尤其是堇青石晶相的存在会使其相应的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂体系微晶玻璃具有优良的力学性能，因而受到广泛关注。目前，大部分通过采用工业原料来制备各种性能优异的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃。由于CMAS微晶玻璃中所含有的主要成分大多分布广泛，工业废料特别是铁尾矿中含有这类成分。因此，考虑直接使用铁尾矿作为主要原料，外加一些其他成分来制备CMAS微晶玻璃。这样可以有效地降低生产成本，同时又可以减轻铁尾矿对于生态环境的严重影响。

为了获得性能优异的堇青石基CMAS微晶玻璃，需要所制备的玻璃能够充分地析晶，但是析晶困难是当前CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃面临的一大问题。为了解决这一问题，通常是采用烧结法来制备CMAS微晶玻璃，但是烧结法的不足在于工艺比较复杂，成本较高，且所制备得到的微晶玻璃试样具有表面气孔、裂纹、翘板等缺点，这在一定程度上降低了微晶玻璃的密度、力学性能和使用性能。而采用整体析晶法制备的CMAS微晶玻璃在性能上通常比烧结法制备的微晶玻璃要优异，但又存在析晶速度慢，整体析晶能力不强，不易获得优越性能的堇青石主晶相等问题，所以如何提高CMAS微晶玻璃整体析晶能力以及形成以堇青石为主晶相微晶玻璃是一个亟待解决的技术问题。

现有的利用铁尾矿制备的主要是CaO-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃，主晶相为硅灰石或辉石主晶相，一般而言，维氏硬度在5～7GP_a，而抗折强度在100MP_a左右。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用铁尾矿制备高强耐磨微晶玻璃的方法，该方法是一种以铁尾矿为主要原料、实现整体析晶的CMAS微晶玻璃的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用铁尾矿制备高强耐磨微晶玻璃的方法，包括以下步骤：

1）、配料：

由以下重量份的成分组成原料：铁尾矿35～40份，石英20～25份，碳酸镁10～12份，氧化铝13～15份，氧化钙3～4份，氧化钛6～7份，氧化硼3～5份，氧化锑1份；

2）、将原料采用机械球磨的方式进行混合，球磨时间6小时；

3）、将步骤2）所得的混合后原料于1450～1500℃熔融保温3.5～4.5小时（较佳为4小时）；

4）、将步骤3）所得的玻璃液进行压制成型或压延成型，从而制备得到板状玻璃；

5）、将板状玻璃送至退火炉中进行退火，退火温度580℃，退火1小时后随炉冷却；得退火玻璃；

6）、将退火玻璃置入热处理炉中，在950～1000℃下保温3～5小时（较佳为5小时），然后降温至室温；得高强耐磨微晶玻璃。

作为本发明的利用铁尾矿制备高强耐磨微晶玻璃的方法的改进：

所述配料为：由以下重量份的成分组成原料：铁尾矿37份，石英23份，碳酸镁11份，氧化铝14份，氧化钙4份，氧化钛6份，氧化硼4份，氧化锑1份。