[发明专利]一种用高碳铬铁渣制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微晶玻璃制备领域，并且更具体地，涉及一种用高碳铬铁渣制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

以铬铁矿为原料，采用矿热炉生产高碳铬铁时会排放高碳铬铁渣，其在潮湿、氧气存在的条件下，部分3价Cr有被氧化为6价Cr的可能，在长期雨水冲刷的条件下，可溶性的Cr⁶⁺形成的有毒废水会对土壤、地下水及江河湖海造成严重污染，因此对高碳铬铁渣进行无害化资源化利用是我国环保工作面临的重要问题。

发明内容

针对上述问题，本发明对高碳铬铁渣进行无害化资源利用，将高碳铬铁渣中的Cr“牢牢固定”在材料中，使之不易被氧化，同时材料的性能要好，在机械力、酸碱腐蚀等条件下，Cr都不会被溶出。

高碳铬铁渣中含有的大量MgO、Al₂O₃与SiO₂，是制备MgO-Al₂O₃-SiO₂系堇青石微晶玻璃的主要原料。堇青石微晶玻璃中，Cr₂O₃可作为堇青石晶粒的形核剂，大量堇青石晶粒及玻璃相把Cr紧密包裹，可以起到极佳的固定作用。堇青石微晶玻璃具有低的热膨胀系数、优良的力学性能和良好的电绝缘性能性、具有广阔的市场前景和极高的经济价值。目前并没有以高碳铬铁渣为原料制备堇青石微晶玻璃的技术研究。

本发明提出以高碳铬铁渣为主要原料，利用高碳铬铁渣中的MgO、Al₂O₃与SiO₂作为主要化学成分，高碳铬铁渣中的Cr₂O₃作为主要的晶核剂，制备堇青石微晶玻璃的方法。

根据本发明的一方面，提供一种用高碳铬铁渣制备堇青石微晶玻璃的方法，包括以下步骤：

1)将高碳铬铁渣、石英砂和高铝矾土按配比混匀磨矿，得到矿粉混合物；

2)将步骤1)中的混合物放入硅钼棒高温炉中，在非氧化性气氛下加热混合物熔融并澄清，得到熔融态混合物；

3)将步骤2)中的熔融态混合物浇注入预热的模具中成型得到基础玻璃；

4)将步骤3)中得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。

根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中矿粉混合物的各组分配比为：高碳铬铁渣43-50重量份，石英砂40-43重量份，高铝矾土10-14重量份。

根据本发明的一个实施例，高碳铬铁渣包括以下配比的组分：MgO24-40重量份，Al₂O₃ 16-25重量份，SiO₂ 32-38重量份，CaO 0.3-0.5重量份，Fe₂O₃ 3-8重量份，Cr₂O₃ 6-8重量份。

根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中将高碳铬铁渣、石英砂和高铝矾土混匀磨矿使所述混合物中粒度小于规定值的颗粒占总颗粒数的90％以上。

根据本发明的一个实施例，规定值为74微米。

根据本发明的一个实施例，其中步骤2)中熔融温度为1400℃-1500℃。

根据本发明的一个实施例，其中步骤2)中进行加热的时间为2h-3h。

根据本发明的一个实施例，其中步骤3)中的模具预热温度为700℃-900℃。

根据本发明的一个实施例，以高碳铬铁渣中的Cr₂O₃为晶核剂进行步骤4)中的核化与晶化。

根据本发明的另一方面，还提供一种采用上述用高碳铬铁渣制备堇青石微晶玻璃的方法生产的堇青石微晶玻璃。

通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：

本发明利用高碳铬铁渣中的全部化学成分，MgO、Al₂O₃、SiO₂与Cr₂O₃等分别作为微晶玻璃的主要化学成分及晶核剂，高碳铬铁渣中的Cr因作为晶核剂被牢牢固定，制备的堇青石微晶玻璃力学性能好、抗磨性好、耐酸碱腐蚀，具有较高的经济效益，其中的Cr具有极高的稳定性，不会进入环境造成环境污染，该方法工艺流程短，原料廉价，产品可大规模推广应用，既解决高碳铬铁渣的环境污染问题，又创造较高的经济效益。

附图说明