[发明专利]一种铅渣制备钙铁辉石微晶玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及固废制备微晶玻璃制品领域，特别涉及一种铅渣制备钙铁辉石微晶玻璃的方法，属环境保护及资源再利用领域。适用于处理铅烟化渣、铅熔炼渣、铅锌回转窑渣等涉及炼铅工序产生的铅渣。该发明可制备得到多种颜色微晶玻璃，满足工业微晶玻璃标准(JC/T 2097-2011)和建筑微晶玻璃标准(JC/T 872-2000)。

背景技术

铅渣是由各种金属和非金属的氧化物组成，渣的主要化学成分是SiO₂、FeO、Fe₂O₃、CaO和ZnO，占铅渣总量的90％。目前铅渣的利用主要有以下几种方式：

(1)生产高标号水泥熟料：铅渣含有水泥熟料所需多种组分，可作为外掺料替代部分水泥原料，也能作为矿化剂促进3CaO·SiO₂的形成，降低熟料的熔融温度、烧成温度，改善生料易烧性和熟料易磨性，降低能耗。由于其水化活性较差，数量上应有所控制，加入量通常仅为3％～5％，利用率较低，无法处理大量的铅渣。

(2)铺路：铅渣具有一定的硬度和耐磨性，可作为铺路材料。

(3)铜和金、银等贵金属回收：由于铜和贵金属金、银等不挥发而留在渣中，某些铅渣具有一定的回收价值，一般通过化学浸出对铜和金、银等贵金属进行回收，回收后的废渣采用简单堆存方式处理，无法解决二次污染。

我国环境保护部和国家质量监督检验检疫总局于2013年12月27日联合发布了《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》和《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》。给出了可以入窑协同处置的固体废物的限制条件。《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》中严格指明“协同处置固体废物的水泥窑生产的水泥产品中污染物的浸出，应满足相关的国家标准要求”。《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》中严格限制了各种重金属的最大允许投加量。在2014年3月1日这两项标准正式实施后，铅渣无法继续加入水泥窑中进行协同处置。

微晶玻璃又称微晶玉石或玻璃陶瓷。是将特定组成的基础玻璃经核化和晶化过程制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体复合材料。它具有玻璃和陶瓷的双重特性。与传统玻璃相比，其玻璃转化温度、热稳定性、化学稳定性、力学性能都较好；除此之外，微晶玻璃还具有一些特殊的性能，可作为功能材料使用。与普通陶瓷相比，它具有致密均匀的微观结构，无气孔，表面光洁，尺寸易于精确控制等优点，可以替代工业及建筑陶瓷。迄今为止，微晶玻璃被广泛用作结构材料、光学材料、电学材料；同时也用于国防、工业及民用等各个领域，具有巨大的发展前景。另外，由于微晶玻璃结构至密，耐酸耐碱性好等特点，其在危险固废处理方面具有独特优势。与传统处理技术相比，微晶玻璃固化技术无二次污染，所得产品经济价值高，是一种绿色、高效、高值加值的新技术。

发明内容

本发明目的是以铅渣为主要原料制备高性能的微晶玻璃材料，解决废渣所带来的环境问题，实现了废渣的无害化增值利用。

一种铅渣制备钙铁辉石微晶玻璃的方法，以铅烟化渣、高铁铅渣、铅锌回转窑渣铅渣中的一种或者几种的混合物为主要原料，废玻璃、粉煤灰为成分调整原料，加入氧化铬、氧化镍和软锰矿中的一种作为着色剂，通过烘干破碎、成分检测、混合、熔融、浇铸、退火、核化和晶化工序得到钙铁辉石型黑色、绿色、灰色、黄色微晶玻璃。具体包括以下制备步骤：

(1)烘干破碎：对主要原料和成分调整原料分别进行烘干破碎至-100目；

(2)成分检测：步骤(1)烘干破碎后的主要原料和成分调整原料分别进行全成分检测分析；

(3)混合：将主要原料、成分调整料和着色剂按设计成分进行混合，混合后的物料化学计量比如下：Fe₂O₃:16-26％、SiO₂:40-52％、CaO:10-13％、Al₂O₃：3-5％、Na₂O:6-10％、MgO：2-4％、ZnO：2-4％、RO：3-5％，所有组分之和为100％，RO表示Cr₂O₃、NiO、MnO、K₂O、TiO₂其中几种总和；

(4)熔融：将步骤(3)混合的物料以5-10℃/min的速率升温至1450-1550℃，保温2-3h，得到玻璃液；

(5)浇铸：将步骤(4)得到的玻璃液浇铸到550-600℃模具中得到基础玻璃；