[发明专利]一种用高碳铬铁渣和煤矸石制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微晶玻璃制备领域，并且更具体地，涉及一种用高碳铬铁渣和煤矸石制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

以铬铁矿为原料，采用矿热炉生产高碳铬铁时会排放高碳铬铁渣，高碳铬铁渣是一种含铬固体废渣，其在潮湿、氧气存在的条件下，部分3价Cr有被氧化为6价Cr的可能，在长期雨水冲刷的条件下，可溶性的Cr⁶⁺形成的有毒废水会对土壤、地下水及江河湖海造成严重污染，因此对高碳铬铁渣进行无害化资源化利用是我国环保工作面临的重要问题。

发明内容

针对上述问题，本发明对高碳铬铁渣进行无害化资源利用，即开发利用高碳铬铁渣生产高性能材料的新工艺，这种工艺在处理高碳铬铁渣中的Cr时，要确保3价铬不被氧化成6价铬；同时材料的性能要好，在机械力、酸碱腐蚀等条件下，Cr都不会被溶出；并且材料也要具备一定的经济价值。

高碳铬铁渣中含有的大量MgO、Al₂O₃与SiO₂，是制备MgO-Al₂O₃-SiO₂系堇青石微晶玻璃的主要原料。堇青石微晶玻璃中，Cr₂O₃可作为堇青石晶粒的形核剂，大量堇青石晶粒及玻璃相把Cr紧密包裹，可以起到极佳的固定作用。堇青石微晶玻璃具有低的热膨胀系数、优良的力学性能和良好的电绝缘性能性、具有广阔的市场前景和极高的经济价值。高碳铬铁渣中的SiO₂及Al₂O₃含量相对堇青石微晶玻璃较低，因此需配入含有SiO₂及Al₂O₃的原料，高碳铬铁渣中含有一定量Fe，Fe会使微晶玻璃的颜色加深，降低微晶玻璃的经济价值。因此以高碳铬铁渣为原料制备堇青石微晶玻璃，最好首先降低Fe含量，然后配入含有SiO₂及Al₂O₃的原料采用熔融法降低堇青石微晶玻璃。

目前并没有以高碳铬铁渣为原料，除铁并配入其他原料制备堇青石微晶玻璃的技术研究。

本发明提出以高碳铬铁渣和煤矸石为主要原料，利用高碳铬铁渣中的MgO、Al₂O₃与SiO₂，及煤矸石中的SiO₂、Al₂O₃作为主要化学成分，煤矸石中的C作为主要的还原剂，还原除杂后采用熔融法制备堇青石微晶玻璃的新方法。

根据本发明的一方面，提供一种用高碳铬铁渣和煤矸石制备堇青石微晶玻璃的方法，包括以下步骤：

1)将高碳铬铁渣和煤矸石按配比混合磨矿，得到矿粉混合物；

2)将步骤1)中得到的矿粉混合物进行焙烧，使混合物中的Fe₂O₃还原为Fe₃O₄，得到含有磁性Fe₃O₄的焙烧后矿粉混合物；

3)将步骤2)中得到的焙烧后矿粉混合物在磁场中进行磁选以除去混合物中的Fe₃O₄，得到除铁后矿粉混合物；

4)将步骤3)中得到的除铁后矿粉混合物放入硅钼棒高温炉中，加热混合物熔融并均化，得到熔融态混合物；

5)将步骤4)中得到的熔融态混合物浇注入预热的模具中成型得到基础玻璃；

6)将步骤5)中得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。

根据本发明的一个实施例，步骤1)中的矿粉混合物的各组分配比为：高碳铬铁渣40-45重量份，煤矸石55-60重量份。

根据本发明的一个实施例，高碳铬铁渣包括以下配比的组分：MgO24-40重量份，Al₂O₃ 16-25重量份，SiO₂ 32-38重量份，CaO 0.3-0.5重量份，Fe₂O₃ 3-5重量份，Cr₂O₃ 6-8重量份。