一種稀土礦渣微晶玻璃及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種稀土礦渣微晶玻璃及其制備方法，其原料包括含稀土添加劑5?25份、金屬尾礦30?60份、粉煤灰15?30份、石英砂10?30份、硼砂2?6份、碳酸鈉1?6份，稀土添加劑由白云鄂博二次選尾礦、包鋼高爐渣粉與不銹鋼渣粉組成。以金屬尾礦、粉煤灰為主要原料制備的微晶玻璃是在氧化物玻璃基礎(chǔ)上通過添加含稀土添加劑制備稀土礦渣微晶玻璃，這使得本發(fā)明專利技術(shù)不僅具有對組分要求寬泛、高硬度、高耐磨性以及耐磨腐蝕性的特性，而且通過含稀土添加劑來代替形核劑等化工原料，有效地降低了生產(chǎn)成本。

Rare earth slag glass ceramics and preparation method thereof

The invention relates to a rare-earth slag glass ceramics and preparation method thereof, comprising the following raw materials containing rare earth additives 5 25 copies, 60 copies of the 30 metal tailings and fly ash 15 30 copies, 30 copies, 10 quartz sand borax 2 6 sodium carbonate, 1 6 copies, rare earth additives from Baiyunebo two the second choice of tailings, blast furnace of Baotou Steel slag powder and stainless steel slag powder. The metal tailings and fly ash as the main raw material for preparation of glass ceramics is prepared by adding rare earth glass ceramics containing rare earth additives in oxide glass on the basis of this, the invention not only has broad requirements, high hardness, high wear resistance and corrosion resistance of the characteristics of the group, but also by containing rare earth additives instead nucleating agents and other chemical raw materials, reduces the cost of production.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種稀土礦渣微晶玻璃及其制備方法
本專利技術(shù)涉及一種稀土礦渣微晶玻璃，特別是一種涉及以工業(yè)廢渣為主要原料，制造的稀土礦渣微晶玻璃及其制備方法。
技術(shù)介紹
利用各種工業(yè)廢渣化學(xué)成分中硅、鋁、鈣互補的特點，以金屬尾礦、冶金渣和粉煤灰為主要原料制備礦渣微晶玻璃，通過玻璃微晶化處理固化其中的有害元素，減輕工業(yè)廢渣堆存造成的環(huán)境壓力，是國內(nèi)外公認的一種處理尾礦、冶金渣等固體廢棄物的有效途徑。利用工業(yè)廢渣制備微晶玻璃不僅可以降低原料的成本，而且可通過固體廢棄物整體利用方式，實現(xiàn)金屬尾礦、冶金渣和粉煤灰等固體廢棄物高附加值利用，同時，亦實現(xiàn)資源循環(huán)利用，促進固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)良性循環(huán)，提升固體廢棄物二次資源綜合利用水平。礦渣微晶玻璃主要用于電力、煤炭、化工、冶金行業(yè)需要耐磨耐腐的工況?？蓮V泛用于以下場所部位的管道輸送，如礦山充填、礦粉運行，電力、煤炭行業(yè)的除灰、除渣，煤炭輸送、高爐噴煤及石油裂解，合成氨中溫變換氣，合成橡膠生成氣，高溫濃堿、熔鹽燒堿、鹽載熱體及含有固體顆粒磨損性物料的管道輸送；亦可用于刮板輸送機底襯、溜槽里襯、風(fēng)機殼內(nèi)襯、磨機進出料裝置等部位，以及酸、堿儲罐、反應(yīng)罐、酸洗池(槽)的防腐蝕襯里。在建材設(shè)備中主要代替不受沖擊的金屬材料耐磨件用在設(shè)備上。如皮帶運輸機托輥，螺旋運輸機內(nèi)腔，攪拌機內(nèi)表面，風(fēng)選錘式粉碎機風(fēng)管內(nèi)壁，氣力輸送管道內(nèi)襯等。利用稀土礦渣微晶玻璃在一定部位代替某些金屬材料或其它耐磨耐熱材料，可延長部件或設(shè)備的使用壽命，其使用壽命甚至達到其它材料的幾倍乃至幾十倍，具有高的性價比，產(chǎn)品有良好的市場競爭力。稀土離子配位數(shù)高(8左右),在玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)只能處于八面體中，均為高場強、高電荷的離子，可以起到破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低玻璃網(wǎng)絡(luò)連接度，降低熔體粘度并促進析晶的作用。同時，在微晶玻璃中引入微量的稀土離子，一方面可使微晶玻璃的玻璃相中產(chǎn)生納米晶體團簇，使微晶玻璃的玻璃相凈化為純石英玻璃，從而提高微晶玻璃的機械性能。另一方面稀土離子將會以固溶形式進入晶相或富集于玻璃相。由于稀土離子半徑和周圍離子尺寸差異,必將在其周圍引起畸變,這種畸變本身可能為某些離子擴散提供通道；其二,畸變產(chǎn)生的應(yīng)力會促進或阻礙基礎(chǔ)玻璃中某些晶相的形成；其三,稀土離子本身占據(jù)的玻璃網(wǎng)絡(luò)格點也會成為某些離子擴散的障礙。通過上面這3種方式,稀土離子可在不形成新相的條件下影響微晶玻璃的析晶、分相。因此，含稀土微晶玻璃一方面繼承了普通氧化物微晶玻璃因氧化物組分固溶而導(dǎo)致的對組分要求寬泛、高硬度、高耐磨性、高化學(xué)穩(wěn)定性等特點；另一方面，微量稀土氧化物，不僅會改善微晶玻璃原有的性能，而且可能使其具有特殊的耐磨耐腐蝕性特性。包頭白云鄂博礦是一個以鐵與稀土為主的多元素共生礦在生產(chǎn)過程中鐵礦石經(jīng)選礦冶煉其中的一部分稀土元素富集于尾礦與高爐渣中，使得它們的化學(xué)組成和礦物組成有其特殊性。在白云鄂博二次選尾礦與包鋼高爐渣粉中不僅含有制備微晶玻璃所需的主要化學(xué)成分，還含有一定量的鐵、螢石和稀土、鈮等成分，它們對微晶玻璃的形核及晶化有很好的促進作用。不銹鋼渣粉中含有大量的Si、Ca、Mg及Al等元素，其含量之和超過50％，另外還有一定量的Fe元素、少量的Cr、Ni等貴金屬元素，與其他冶金工業(yè)排放的固體廢物相比，最大的特點是不銹鋼渣粉含有Cr元素。不銹鋼渣粉中Cr6+是有毒物質(zhì)，Cr6+主要以CaCrO4形式存在，這種方式存在的鉻元素易溶于水，堆存時將不斷滲入到環(huán)境中，從而對環(huán)境和人體造成威脅。將不銹鋼渣粉與白云鄂博二次選尾礦及包鋼高爐渣粉制成稀土添加劑制備稀土礦渣微晶玻璃，不僅可將Cr6+轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的Cr3+，使不銹鋼渣被無害化、資源化利用，而且Cr2O3和MgO、FeO反應(yīng)形成形成鎂鐵鉻尖晶石，其作為異質(zhì)形核核心誘導(dǎo)輝石相的析出，形成二度保護，使Cr6+更難浸出，從而實現(xiàn)了不銹鋼渣粉的無害化和高值化處理。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題：提供一種稀土礦渣微晶玻璃及其制備方法。本專利技術(shù)利用金屬尾礦、含稀土添加劑、粉煤灰、石英砂、硼砂、碳酸鈉制造稀土礦渣微晶玻璃，可以顯著提高其耐磨耐蝕性等性能。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種稀土礦渣微晶玻璃，包括以下重量份計的原料制備而成：含稀土添加劑5-25份、金屬尾礦30-60份、粉煤灰15-30份、石英砂10-30份、硼砂2-6份、碳酸鈉1-6份；所述含稀土添加劑包括白云鄂博二次選尾礦、包鋼高爐渣粉、不銹鋼渣粉。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含稀土添加劑包含以下重量份計的原料：白云鄂博二次選尾礦20-60份、包鋼高爐渣粉20-50份、不銹鋼渣粉15-30份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含稀土添加劑含量為7-25份，優(yōu)選10-25份，進一步優(yōu)選為19-25份。本專利技術(shù)還提供了一種稀土礦渣微晶玻璃的制備方法，包括以下步驟：1)將原料加入混料機中混合均勻，得到混合料；所述原料包括含稀土添加劑5-25份、金屬尾礦30-60份、粉煤灰15-30份、石英砂10-30份、硼砂2-6份、碳酸鈉1-6份；所述含稀土添加劑包括白云鄂博二次選尾礦、包鋼高爐渣粉、不銹鋼渣粉；2)將混合料通過自動給料機送入熔窯中熔融，得到玻璃液，將熔融的玻璃液澆鑄或壓延成型；3)將成型后的玻璃制品立即送入加熱爐，進行退火、核化、晶化處理，得到稀土礦渣微晶玻璃制品。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含稀土添加劑包含以下重量份計的原料：白云鄂博二次選尾礦20-60份、包鋼高爐渣粉20-50份、不銹鋼渣粉15-30份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含稀土添加劑含量為10-25份，優(yōu)選為19-25份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的金屬尾礦為鐵尾礦、金尾礦、鉬尾礦、銅尾礦、錫尾礦、鉛鋅尾礦、釩鈦尾礦、鈦鐵尾礦中的一種或多種的混合物。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述加熱爐為輥道窯、梭式窯或網(wǎng)帶窯；退火處理為580-640℃保溫1-4小時；核化處理為660-740℃保溫1-3小時，晶化處理為760-880℃，保溫1-4小時，隨爐冷卻至室溫；退火溫度至核化溫度、核化溫度至晶化溫度的升溫速率均不超過10℃；所述熔融過程為混合料在1300-1500℃熔融。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述微晶玻璃制品包括微晶玻璃管材、微晶玻璃管件或微晶玻璃板材。本專利技術(shù)帶來了顯著的技術(shù)效果：(1)本專利技術(shù)利用含稀土添加劑消化全國各地的固體廢棄物，制備高性能稀土礦渣微晶玻璃，實現(xiàn)了固體廢棄物資源化清潔高值利用，可放慢一次礦產(chǎn)資源的開采速度，減緩礦產(chǎn)資源利用后剩余廢棄物對生態(tài)環(huán)境的壓力。(2)本專利技術(shù)的生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低，不同批次產(chǎn)品的重現(xiàn)性好，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。(3)本專利技術(shù)的含稀土添加劑含有一定量的FeO、CaF2和Cr2O3等成分，可以代替形核劑等化工原料，降低礦渣微晶玻璃生產(chǎn)成本。而且白云鄂博礦特有的共伴生鐵、稀土與螢石、鈮在微晶玻璃制備過程中，能有效降低熔體粘度，促進玻璃析晶，細化晶粒，提高微晶玻璃的斷裂韌性。(4)本專利技術(shù)利用金屬尾礦、粉煤灰制備的稀土礦渣微晶玻璃是在氧化物玻璃基礎(chǔ)上通過添加含稀土添加劑制成的。因此，制備出的稀土礦渣微晶玻璃一方面繼承了普通氧化物微晶玻璃因氧化物組分固溶而導(dǎo)致的對組分要求寬泛、高硬度、高耐磨性，同時還可使其具有特殊的耐磨耐腐蝕性特性。(5)將不銹鋼渣粉與白云鄂博二次選尾礦及包鋼高爐渣粉制本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種稀土礦渣微晶玻璃，其特征在于：包括以下重量份計的原料制備而成：含稀土添加劑5?25份、金屬尾礦30?60份、粉煤灰15?30份、石英砂10?30份、硼砂2?6份、碳酸鈉1?6份；所述含稀土添加劑包括白云鄂博二次選尾礦、包鋼高爐渣粉、不銹鋼渣粉。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種稀土礦渣微晶玻璃，其特征在于：包括以下重量份計的原料制備而成：含稀土添加劑5-25份、金屬尾礦30-60份、粉煤灰15-30份、石英砂10-30份、硼砂2-6份、碳酸鈉1-6份；所述含稀土添加劑包括白云鄂博二次選尾礦、包鋼高爐渣粉、不銹鋼渣粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土礦渣微晶玻璃，其特征在于，所述含稀土添加劑包含以下重量份計的原料：白云鄂博二次選尾礦20-60份、包鋼高爐渣粉20-50份、不銹鋼渣粉15-30份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土礦渣微晶玻璃，其特征在于，所述含稀土添加劑含量為10-25份，優(yōu)選為19-25份。4.一種稀土礦渣微晶玻璃的制備方法，包括以下步驟：1）將原料加入混料機中混合均勻，得到混合料；所述原料包括含稀土添加劑5-25份、金屬尾礦30-60份、粉煤灰15-30份、石英砂10-30份、硼砂2-6份、碳酸鈉1-6份；所述含稀土添加劑包括白云鄂博二次選尾礦、包鋼高爐渣粉、不銹鋼渣粉；2）將混合料通過自動給料機送入熔窯中熔融，得到玻璃液，將熔融的玻璃液澆鑄或壓延成型；3）將成型后的玻璃制品立即送入加熱爐，進行退火、核化、晶化處理，得到稀土礦渣微晶玻璃制品...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張雪峰，賈曉琳，王雨蓬，張明星，李超，
申請(專利權(quán))人：內(nèi)蒙古科韻環(huán)保材料股份公司，
類型：發(fā)明
國別省市：內(nèi)蒙古,15