[发明专利]一种以硅锰渣为原料的微晶玻璃及其制备方法

说明书

本发明属于微晶玻璃制备和工业固体废弃物资源化利用技术领域，具体公开了一种以硅锰渣为原料的微晶玻璃及其制备方法。本发明提供的微晶玻璃制备方法，包括以下步骤：将硅锰合金冶炼渣，即硅锰渣，进行破碎粉磨，然后干压成型，得到玻璃生胚；将所述玻璃生胚进行“一步法”热处理，完成核化晶化，得到微晶玻璃。本发明利用了硅锰合金制备过程中产生的熔融状态的废渣，省去了微晶玻璃制备过程中熔融玻璃液的步骤，工艺简单、硅锰渣利用率高、能耗成本低；且制备出的微晶玻璃具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及微晶玻璃制备和工业固体废弃物资源化利用技术领域，尤其涉及一种以硅锰渣为原料的微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

随着我国锰产业不断发展，产生的废渣逐年增多，据统计，我国硅锰合金年产量超过660万吨，每生产1t硅锰合金就产生1.2t 的硅锰渣，这些硅锰渣大多采取筑坝堆存的处理方式，并没有经过妥善的无害化处理，该方法不仅占用了大面积的土地资源，而且工程安全方面的隐患也是严重的问题。如果对硅锰渣填埋场的防渗防漏工作不到位，锰将会渗入土壤和地下水中，这一过程在多雨的地区将更为严重，再加上常年风化，细小的硅锰渣颗粒进入大气，对环境安全以及人类的健康带来巨大的威胁。因此，实现硅锰渣无害化处理以及资源化利用是锰产业可持续发展的关键一步。

近年来，微晶玻璃因为优秀的重金属元素固化性能和良好的耐腐蚀性而受到越来越多的关注。微晶玻璃，又名“玻璃陶瓷”，是一种具有玻璃和陶瓷双重特性的新型无机材料，通过对玻璃进行进一步的热处理，使玻璃内部无序杂乱的原子排布以规则均匀的晶体相析出，以达到提升性能强度的目的。相比于普通玻璃，微晶玻璃具有许多优异性能，比如：热膨胀系数低、热稳定性能好、耐腐蚀性能优秀、耐磨损、机械强度高等，因此，微晶玻璃作为结构材料，广泛应用在建筑、工业等领域。

目前，微晶玻璃制备方法多以纯化学试剂与矿渣、尾矿、粉煤灰等固体废弃物掺杂作为原料，既可以解决固废处理方面的压力，又能够减少成本，但是，原料使用100％纯渣料制备微晶玻璃的方法鲜有研究，鉴于此，开发一种简单可行的、低成本的微晶玻璃制备方法是具有实际价值及意义的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种以硅锰渣为原料的微晶玻璃及其制备方法，本发明实现了硅锰渣的资源化处理，同时填补了目前没有使用100％纯渣料制备微晶玻璃的空白。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以硅锰渣为原料的微晶玻璃制备方法，包括以下步骤：将硅锰渣与粘结剂混合后压制成型，得到微晶玻璃生胚，对玻璃生胚进行热处理，得到微晶玻璃。

优选的，所述硅锰渣的粒度为200～250目。

优选的，所述硅锰渣包括如下质量百分含量的组分：SiO₂：42～46％、CaO：18～21％、Al₂O₃：7～21％、Fe₂O₃：0～1％、MgO：5～15％、Na₂O：0.5～1.5％、 K₂O：1～1.5％、MnO：5～12％、余量杂质。

优选的，所述硅锰渣与粘结剂的质量比为92～97：3～8。

优选的，所述粘结剂为聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液、乙醇溶液和明胶溶液中的一种或几种。

优选的，所述压制成型的压力为25～45MPa，压制成型的时间为30～60s。

优选的，所述热处理的温度为850～1100℃，热处理的时间为30～120min。

优选的，室温至780～820℃的升温速率为6～10℃/min，780～820℃至热处理温度的升温速率为2～5℃/min。

本发明的另一目的是提供一种以硅锰渣为原料的微晶玻璃制备方法制备得到的微晶玻璃。