[发明专利]一种利用高岭土型煤矸石或粉煤灰及电石渣制备微晶玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微晶玻璃的制备方法，特别涉及一种利用高岭土型煤矸石或粉煤灰及电石渣等工业废弃物来制备微晶玻璃的方法。

背景技术

在内蒙古地区，煤矸石、粉煤灰及电石渣已成为社会一大公害，不仅占据土地，而且还有可能自燃污染空气或引起火灾。目前煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料等建筑材料，此外还可用于矸石发电、制备氧化铝等化工产品。煤矸石的无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。在内蒙古很多地区的煤矸石基本上是由煤和含铁的高岭土构成的。而粉煤灰是我国当前排放量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。粉煤灰主要是燃烧后含铁的高岭土。但是在内蒙古这一地区的煤矸石或粉煤灰中，氧化铝含量较高，其成分为：SiO₂ 55-65％；Al₂O₃ 34-44％；Fe₂O₃1.5-3.5％。电石渣是制造电石后废弃的氢氧化钙，其中混杂着大量的石墨电极碎屑，电石渣除少量用于制备水泥外，大量的电石渣还未被利用。

微晶玻璃是一种优良的新兴建筑材料，比陶瓷亮度高，比玻璃韧性强。在现有技术中，也有使用煤矸石、粉煤灰以及电石渣为原料制备微晶玻璃的。但目前的微晶玻璃技术，还不能将这些废弃物在生产微晶玻璃的原料中占有相当大的比例，使用量很小。一般认为，若原料中含有较多的煤矸石、粉煤灰或电石渣，将会影响结晶时的形核，不易晶化。

目前，在使用煤矸石、粉煤灰和电石渣为原料制备微晶玻璃时大多采用烧结法，即将熔融的玻璃液水淬成玻璃渣或加工成玻璃小块，然后再将这些玻璃渣或玻璃小块铺平到窑炉的棚板上，再次升温进行晶化，这样的工艺复杂、能源浪费消耗量大、成本高，另外，包含在玻璃渣或玻璃小块之间的空气不能在烧结时排除干净，使微晶玻璃含有大量气孔，影响了微晶玻璃的质量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种利用高岭土型煤矸石或粉煤灰及电石渣制备微晶玻璃的方法。本方法简单、节能、废弃物利用率大大提高，而且微晶玻璃中晶体含量高，气孔率极低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用高岭土型煤矸石或粉煤灰及电石渣制备微晶玻璃的方法，包括以下步骤：

(1)原料的预处理：将煤矸石破碎成小块，通过燃烧得到的炉灰渣，燃烧放出的热量可以另作它用，将燃烧后的炉灰渣粉碎成细粉，对细粉进行除铁，得到煤矸石炉灰渣原料；将粉煤灰粉碎成细粉，对粉煤灰细粉进行除铁，得到粉煤灰原料；将电石渣过筛，除去石墨电极的碎屑，作为电石渣原料；

(2)配料：按照以下质量百分比进行配料：

(3)熔化：将原料混合均匀后，送进1350-1450℃的熔炉中熔化；保留一部分未熔化的质点，作为热处理时所需的晶核；原料在1350-1450℃的较低温度下熔化，玻璃液中不仅会含有未熔质点，同时会含有大量小气泡，因此在熔化过程中，还要采用鼓泡技术，向熔池的底部通入微量水蒸气，水蒸气进熔炉前的温度控制在120-160℃，压力为3-5个大气压，每吨玻璃液通入水蒸气量为1-5g；控制熔窑中的气压为0.8-0.9个大气压，将熔液中的气泡排除干净得到玻璃熔液；

(4)成型：对玻璃熔液采用压延法、浇注法或烧结法进行成型；

(5)热处理：对成型后的毛坯进行热处理，得到微晶玻璃毛坯；

(6)打磨抛光：对于热处理出炉后的微晶玻璃毛坯进行切割、打磨、抛光等精加工，即可得到所需的微晶玻璃产品。

所述步骤(1)中煤矸石炉灰渣细粉和粉煤灰细粉为小于40目的细粉，有利于除铁，也有利于与其它原料的混合，而且易于熔化。

所述原料在熔化之前，向其中加入1-5％尺寸为10～20目的较粗颗粒的煤矸石炉灰渣。主要目的在于使原料在熔化时会保留未熔化的质点；作为后续热处理时所需的晶核。

所述原料中的氧化钾、氧化钠、氧化钡可以用与其相同摩尔量的碳酸钾或氢氧化钾、碳酸钠或氢氧化钠、碳酸钡代替，氧化硼可以用与其相同摩尔量的硼酸代替。

本发明的成型方法可以采用压延法、浇注法或烧结法，具体为：

(1)压延法：将玻璃熔液于1100-1250℃压延成型；

(2)浇注法：将玻璃熔液于1100-1350℃浇注成型；