[发明专利]一种制备微晶玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一步法制备微晶玻璃的方法，属于工业固体废弃物处理技术领域，即废渣资源化领域。

背景技术

目前，国内外生产黄磷的方法通常为电炉法，即将磷矿石、硅石和焦炭的混合炉料加入电炉内，通入电能转换成热能将其熔融产生化学还原反应，使其中的磷升华出来，含磷炉气经冷凝、分离后得到成品磷。黄磷炉渣是热法生产黄磷过程中产生的工业固体废物，其主要成分是CaO和SiO₂，还含有少量的P₂O₅、Al₂O₃、Fe₂O₃、F等。每生产1t黄磷约排放8~10t炉渣。目前，国内外对黄磷炉渣的处置方式主要是作为水泥添加料、路基材料、硅钙肥等，这些资源化利用方式的附加值较低，吃渣量较少。微晶玻璃作为高档建筑装饰材料，具有较高的附加值，利用黄磷炉渣制备微晶玻璃，不仅可以解决黄磷炉渣的堆存问题，还有利于黄磷炉渣的综合利用。云南省的黄磷炉渣排放量非常大，环境承受的负荷也很大。因此，黄磷炉渣的处理与资源化问题极为迫切。目前，黄磷炉渣的综合利用成为固体废弃物处理处置与资源化领域的研究热点，也是磷化工持续发展的迫切需要。

经过多年来国内外科研工作者的努力，研究出了一些黄磷炉渣综合利用的方法，包括将黄磷炉渣用于生产水泥添加剂，制砖、板等建筑材料，硅钙肥等。但因受技术和经济的影响，采用哪种方式是其最佳的资源化利用途径，一直以来没有定论，致使黄磷炉渣的规模化利用停滞不前。微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是通过控制热处理制度使非晶态基础玻璃内部生成大量均匀的微小晶体，由于其具有低吸水性、较高的机械强度等特性而日益得到广泛关注。

本发明利用大渣量自然冷却黄磷炉渣一步法制备微晶玻璃是充分利用固体废物黄磷炉渣中的Ca、Al、Si资源。利用黄磷炉渣生产微晶玻璃，不但可以大规模消耗黄磷炉渣以减缓磷化工行业的压力及减轻黄磷炉渣对生态环境的影响，而且能产生很高的经济经济效益。

发明专利CN101519277A公开了一种用磷渣生产压延式微晶玻璃装饰板材的方法。其中采用去除铁和煤灰杂质的磷渣为40％~65％、石英砂为35％~50％、纯碱为8％~14％、氧化铝为3％~8％、氧化锌为1％~6％、氧化镁为1％~5％、碳酸钡为1％~6％、着色剂为0.5％~4％，将耐高温池炉内的熔融玻璃液降至1200℃~1260℃左右进行成型，在900℃~960℃之间进行退火处理，然后冷却。发明专利CN103253867A公开了一种熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃的工艺技术。根据CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系相图确定黄磷炉渣占原料总量的51～78wt%，将富含SiO₂和Al₂O₃的辅料添加到熔融态黄磷炉渣中在高温下进行澄清并浇注成型，在600℃～650℃下保温1h～2h后退火，并进行后续的核化、晶化过程，得到微晶玻璃。发明专利CN1868946A公开了一种废渣微晶玻璃及其制备方法。该废渣微晶玻璃的制备原料主要为黄磷炉渣、钽铌尾矿和废玻璃的复合废料，并根据该废渣微晶玻璃的化学组成要求加入辅料，所述的黄磷炉渣、钽铌尾矿、废玻璃和辅料各原料所占重量百分比为：黄磷炉渣28~55%、钽铌尾矿10~30%、废玻璃10~18%、辅料3~45%。发明专利CN101037298A公开了一种综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法。该发明专利利用熔融炉炉顶有序排列的喷嘴将水洗净化干燥后的黄磷尾气与氧气混合后燃烧，维持炉内温度1450℃以达到有效利用黄磷尾气燃烧所放出热量的目的。并在熔融炉中向黄磷熔融炉渣直接添加硅、铝、钠原料，再经过核化、晶化处理得到微晶玻璃成品。

目前，得以公开的利用废渣制备微晶玻璃的资源化方式中，大多采用的废渣量为40~70%和核化、晶化两步法制备微晶玻璃的方式，这种方式存在吃渣量较小，能耗较大等问题，而且由于近年来黄磷产业的不景气，其经济效益日趋减弱。本发明是在大用渣量的前提下，通过控制降温速率和保温时间来实现一步法制备微晶玻璃，工艺易行，能耗大幅降低，经济性好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备微晶玻璃的方法，将黄磷炉渣破碎、混料，使其在高温状态下熔融成为液态，再经过降温过程中的微晶化处理、退火等过程一步法制备微晶玻璃。具体包括以下步骤：

（1）黄磷炉渣经破碎、研磨、筛分后得到黄磷炉渣粉末；