[发明专利]一种废弃CRT含铅玻璃脱铅无害化制备高硅氧玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子垃圾资源化利用新技术，属于环境保护与资源综合利用领域的危险固体废弃物资源化利用新技术，尤其适合于废旧含铅玻璃污染控制和资源化利用。

背景技术

废弃阴极射线管（Cathode ray tube CRT）锥玻璃中含有20-30%的重金属氧化物PbO，每台CRT显示器大约含有1-3 Kg的铅，所以CRT被公认为一种典型的危险固体废弃物。而且随着现代显示技术更新换代速度不断加快, 每年世界范围内将要产生数量巨大的CRT。如果不对CRT锥玻璃进行有效的处置回收，这些废弃含铅玻璃露天堆积会占用大量宝贵土地资源，随意填埋则会造成周边土壤和水体重金属污染，所以废弃CRT锥玻璃的处理与处置已成为治理我国电子废弃物污染的关键问题之一。

废旧CRT含铅玻璃可以用于制备建筑材料、防辐射材料和新型玻璃基材料等面。但是在这些产品中仍含有大量的重金属铅，不能消除重金属对环境的潜在威胁。因此CRT锥玻璃中铅的分离与回收技术是目前CRT无害化和资源化的热点和难点。目前相关脱铅方法主要包括火法炼铅、湿法酸浸和其他一些方法。在这些脱铅处理技术中存在两个主要问题：1、传统火法炼铅工艺脱铅效率低，会产生大量废渣；锥玻璃中PbO多面体被SiO₄四面体紧紧地包裹而构成连续的三维网状结构，造成普通湿法酸浸很难将锥玻璃中的铅脱除掉；另外一些先进技术如机械活化工艺、超临界水处理、真空碳热蒸馏等技术，存在处理时间长或对设备要求较高，限制了相关技术的产业化推广应用；2、脱铅后的玻璃残渣通常作为普通玻璃原料用于制备其他玻璃制品或建筑材料，致使脱铅残渣经济附加值非常低。因此如何提高脱铅残渣的经济附加值对含铅玻璃无害化技术的产业化推广具有极其重要的意义。

高硅氧玻璃具有与石英玻璃相近的许多优异性能，如热膨胀系数只稍大于石英玻璃，抗热冲击性能可达800℃，抗化学腐蚀性和机械强度也相似于石英玻璃。因而，高硅氧玻璃常可用作石英玻璃代用品，用来制作耐热器皿、形状复杂的仪器、冶炼铀的器皿、高压水银灯管和溴钨灯管等特殊用途的玻璃。分相法是美国康宁公司首先开发并用于制作高硅氧玻璃的一种技术。1938年Hood和Norber首次研究了 Na₂O-B₂O₃-SiO₂系玻璃中的分相现象,并利用此现象制造出了 SiO₂ 含量在 96 %以上的高硅氧玻璃（Vycor）,微孔高硅氧玻璃则是制造Vycor玻璃的中间产品。微孔高硅氧化玻璃微孔分布均匀、比表面积大具有很好的吸附性能以及较高的辐射与化学稳定性。另外微孔高硅氧玻璃经高温处理后可制备高硅氧玻璃、高硅氧玻璃纤维等制品。这些高硅氧产品具有耐高温、不易碎、无气泡、透光性能强等特点广泛应用在航空、航天、化工、电子、灯具等高科技领域。因此高硅氧玻璃应用前景广阔，具备较高经济价值。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明将碳热还原技术和分相酸溶技术相结合，形成一种废弃CRT含铅玻璃脱铅无害化制备高硅氧玻璃的方法。本发明将锥玻璃与一定量的B₂O₃ (或H₃BO₃)混合均匀，利用碳热还原工艺对混合料进行预处理。在碳热还原处理过程中会发生分相现象，生成富Na₂O-B₂O₃相（锥玻璃中的K₂O、CaO、Al₂O₃等氧化物也大量富集于此相中）和富SiO₂相。碳热还原处理可将与锥玻璃完全互熔的PbO快速还原为不互熔的单质Pb，进而单质Pb从玻璃相中大量析出。因此碳热还原处理后玻璃相可分为三相：分别为富Na₂O-B₂O₃相、富SiO₂相和富Pb相。通过酸浸工艺可将Na₂O-B₂O₃相与Pb相高效去除，剩余酸浸残渣经水洗后得到高硅氧玻璃粉末。本发明确立的工艺操作简单，铅脱除率高，在脱铅无害化的同时制备出较高经济价值的高硅氧玻璃，非常适用于大规模工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种废弃CRT含铅玻璃脱铅无害化制备高硅氧玻璃的方法，包括如下步骤：