[发明专利]节能型高炉渣微晶玻璃的制备方法

说明书

本发明涉及一种节能型高炉渣微晶玻璃的制备方法，其将熔融态高炉渣显热用于微晶玻璃制备所需其它辅料的熔融过程，高炉渣的用量在45‑65%，高炉渣微晶玻璃的目标成分（wt.%）为：CaO10‑30%，SiO₂35‑60%，Al₂O₃10‑15%，MgO8‑12%，K₂O2‑5%，ZnO3‑4%，TiO₂3‑6%；所有物料完成熔融并充分均匀化之后，浇注到一个可以柔性控制的恒温模具中，在模具内完成母玻璃的成形、微晶玻璃的形核和晶体长大、冷却到室温，无需更换炉窑。本发明优化了微晶玻璃制备原料中高炉渣用量，工艺参数合理，节省了能源消耗和制备周期，解决了现有微晶玻璃制备过程工艺复杂、能耗大、成本高等问题。

技术领域

本发明涉及冶金固体废弃物高附加值利用及节能降耗技术领域，具体是一种节能型高炉渣微晶玻璃的制备方法。

背景技术

微晶玻璃是综合玻璃和石材技术新发展起来的一种材料，由晶相和玻璃相构成，因具有高强度、低热膨胀系数、耐酸碱腐蚀、耐磨损等优异性能，可广泛应用于建筑领域、耐热面板、耐酸碱腐蚀及光学领域。从原料上来说，微晶玻璃制备可以大量使用工业废弃物，如粉煤灰、冶金尘泥、废玻璃、冶金炉渣等，可以变废为宝，具有明显的环保效益和经济效益。

高炉渣作为钢铁冶金工业的副产品，其主要成分是氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化镁等氧化物，是制作微晶玻璃的良好原材料。每生产一吨生铁要产生300-400kg的高炉渣，据不完全统计，我国每年产生的高炉渣在1.5亿吨以上。目前，我国的高炉渣大部分采用水淬法制取水渣，然后作为水泥原料使用，附加值很低。因此，如何大量使用高炉渣用于制造高附加值微晶玻璃，一直是冶金废渣利用的研究热点。当前用来制备高炉渣微晶玻璃的方法大都是传统的熔融加热处理的方法，即先将混合物料进行融化，然后冷却得到母玻璃，随后再进行加热完成热处理过程。虽然在高炉渣微晶玻璃制备技术方面已经开展了大量研究，但是仍然存在能源消耗大、制造成本高的问题。如发明专利[专利号：200710054035.3]提出了一种利用高炉渣制备微晶玻璃的方法，其采用的仍然是冷却后的固态高炉渣，然后重新加热到熔融态，并没有提到利用液态高炉渣的显热，存在能源的浪费。

高炉渣的显热能级很高，在冶金行业属于高品质余热资源。高炉渣从高炉内排出的温度通常在1450℃以上，每吨高炉渣所含的一次显热大致相当于60kg标准煤的热值。由于回收技术上的困难，目前高炉渣显热的回收率极低。因此，若能将高温熔融态高炉渣的显热资源用于微晶玻璃的制备过程，不仅能够回收高炉渣的显热和降低微晶玻璃制备的成本，而且还可以缩短制造周期。发明专利[申请号：201010274345.8]提出了利用液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法，虽然利用了液态高炉渣的显热，但是加入的辅料SiO₂必须是熔融态，SiO₂的熔融仍然需要消耗大量的能源。

发明内容

本发明针对熔融态高炉渣具有高热值的特点，提出了一种节能型高炉渣微晶玻璃的制备方法，即直接将高温液态高炉渣的显热用于固态辅料的熔融，节省辅料熔融及成分均匀化所需要的热量，后续的热处理过程也是在单一多功能模具内完成，无需更换炉窑，减少微晶玻璃的制备周期，解决了现有微晶玻璃制备过程工艺复杂、能源消耗大、生产成本高等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种节能型高炉渣微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

（1）设计高炉渣的用量在45-65%，高炉渣微晶玻璃的目标成分（wt.%）为：CaO10-30%，SiO₂35-60%，Al₂O₃10-15%，MgO8-12%，K₂O2-5%，ZnO3-4%，TiO₂3-6%；