[发明专利]电解锰渣生产黑色玻璃装饰材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于黑色玻璃装饰材料技术领域，特别涉及利用工业废弃物生产黑色玻璃装饰材料的方法。 

背景技术

电解锰渣是工业生产电解锰过程中产生的固体废弃物。作为世界主要锰产品生产国，我国工业生产电解锰过程所需的电解液主要是通过硫酸化合碳酸锰矿的方法制备，而在碳酸锰矿化合过程中，不参与化合反应的矿石组分以废渣的形式排放至渣场堆存。一般而言，每生产1吨电解金属锰平均产生7吨左右的电解锰渣。这些废渣含水率达到40％左右，呈黑色粘稠状，其中含有的大量氨氮、硫酸盐、重金属锰离子等对渣场附近大气、水源、土壤等造成了极大的危害，已成为制约我国电解锰行业发展的绊脚石。下表为电解锰渣主要成分组成： 

我国电解锰渣资源化利用与电解锰行业的发展极不协调，电解锰渣的资源化利用几乎为空白。现有关于电解锰渣资源化利用的方法尚处于研究阶段。这些技术主要包括：1)视电解锰渣为工业废石膏，将其用做普通硅酸盐水泥生产的原材料。该研究有一定的可行性，但在普通硅酸盐水泥工业中利用量有限；2)将电解锰渣用于生产特种建筑胶凝材料。这种利用方式存在诸如原材料处理难度大、材料性能优势发挥不明显等问题，限制了其资源化利用。 

现有利用工业废弃物制备黑色玻璃装饰材料及其生产方法，例如申请号为90105342.2的“黑色玻璃”、申请号为94115235.9的“利用尾矿石制造晶玉石装饰材料”专利。前者是使用1％～100％的提钒尾矿作为黑色着色剂及原料之一，该发明以提钒尾矿渣、石英砂、钢渣、硼泥为玻璃生产原料，经1350～1510℃的高温熔制后浇注成型得到母玻璃后退火得到黑色玻璃，其主要缺点是原材料的种类多，达到4种，使得工业生产时生产工序较多；材料的熔制温度较高，达到1510℃，能耗高。后一件专利则提供了一种利用各种尾矿砂石为主要原料制备微晶玻璃装饰板材的方法。该方法的主要缺点是材料组分多达9种，且部分材料用量少，掺加的精确性难以控制，不利于工业生产；发明针对性不强，难以适用于所有性能较优的装饰材料的开发；材料的熔制温度高，达到1450℃，能耗高。 

发明内容

本发明的目的是针对现有利用工业废弃物制备黑色玻璃装饰材料及其生产方法的不足之 处，提供一种电解锰渣黑色玻璃装饰材料及其制备方法，具有原料来源广、原材料适应性强、玻璃熔制温度低、电解锰渣利用率高、材料性能较优等特点。 

发明原理：由于电解锰渣主要矿物组成一般满足CaO-Al₂O₃-SiO₂体系玻璃组分要求。此外，电解锰渣中含有硫酸盐对玻璃熔体的熔融及澄清均有一定的促进作用。可以利用以上特点将其用于黑色玻璃装饰材料的生产。 

实现本发明目的的技术方案是：一种电解锰渣黑色玻璃装饰材料的原料组分及其质量百分数为： 

电解锰渣：89～98.4％ 

碳酸钠：0.1～10％ 

木炭粉：0.5～1.5％。 

一种电解锰渣黑色玻璃装饰材料的制备方法，以电解锰渣、碳酸钠、木炭粉为原料，混合后在相对较低温度下熔制成玻璃熔体，后经成型和退火处理后自然冷却得到黑色玻璃装饰材料成品，具体的方法步骤如下： 

(1)备料 

按电解锰渣∶碳酸钠∶木炭粉的质量百分数为89～98.4％∶0.1～10％∶0.5～1.5％的比例，备齐玻璃熔体的原材料，并将电解锰渣和碳酸钠及木炭粉混合搅拌均匀，配制出玻璃熔体的原料混合物。 

(2)熔体的熔制及澄清 

第(1)步完成后，将第(1)步配制出的玻璃熔体的原料混合物放入熔窑中熔制，熔制温度为1150～1250℃、熔制及澄清时间为30～60分钟，就熔制出了玻璃熔体。 

(3)熔体的成型及退火 

第(2)步完成后，将第(2)步熔制出的玻璃熔体按普通玻璃成型方法成型后，在620～670℃下恒温退火50～70分钟，然后以15～25℃/分钟的退火降温速度，将玻璃的温度降至270～320℃，再自然冷却到室温，就制备出了黑色玻璃装饰材料。 

本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果： 

1、本发明材料的原材料种类少，只有3种。其中电解锰渣消纳量大，最少也可以达到89％，为工业废弃物电解锰渣提供了资源化利用的途径，是解决电解锰渣造成的环境污染问题的有效方法之一； 

2、本发明方法中的玻璃熔体熔制的温度低，最低熔制温度为1150℃，比现有玻璃装饰材料的熔制温度约低300℃左右，节能效果好；