[发明专利]一种由废弃CRT屏玻璃制备微孔高硅氧玻璃粉末的方法

说明书

本发明涉及一种由废弃CRT屏玻璃制备微孔高硅氧玻璃粉末的方法，首先将废弃CRT屏玻璃粉碎至一定细度，向屏玻璃粉中加入20％～50％的B₂O₃、H₃BO₃、P₂O₅、碳酸钾的混合粉末(四种配料的质量配比为60‑80:10‑20:5‑10:1‑10)并充分混合均匀；将混合粉末在1000～1500℃条件下熔炼0～4h；再将熔炼产物在500～650℃条件下分相热处理0～24h；之后将块状产物破碎后酸浸处理。钡和锶的脱出率在98.00％～99.60％之间，所得高硅氧玻璃粉末SiO₂含量为88.85％～97.20％，微孔高硅氧玻璃粉末孔隙尺寸范围为5‑300nm。本发明确立的工艺操作简单，钡锶脱除率高，同时可制备出较高经济价值的高硅氧玻璃粉末，因此该发明产业化应用前景广阔。

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，尤其适合于废旧含钡锶CRT屏玻璃的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)屏玻璃中含有大量重金属氧化物BaO和SrO，(二者含量范围均在9-13wt％之间)。目前CRT显示器被大量先进显示技术所淘汰，世界范围内每年将会产生数量巨大的废弃CRT屏玻璃。如果不对CRT屏玻璃进行有效的处置回收，这些废弃含重金属钡锶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，进而对生态环境和人体健康带来严重危害。但钡与锶同时也是一种宝贵的化工原料，具有较高回收经济价值，因此屏玻璃中重金属钡与锶的回收对我国环境保护和钡锶资源回收利用具有重要意义。

废旧CRT屏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。但是在这些新制品中仍含有大量的重金属钡与锶，不能消除重金属对环境的潜在威胁。因此CRT屏玻璃中钡锶的分离与回收技术显得尤为重要。常见重金属脱除方法主要包括火法冶金和湿法酸浸。传统火法冶金工艺利用碳热还原工艺，可将玻璃中的重金属氧化物还原为单质状态，进而从玻璃中脱除。但是屏玻璃中的BaO与SrO不能被碳热还原，因此传统火法冶金无法脱除屏玻璃中的钡和锶。另外锥玻璃中BaO与SrO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屏玻璃中的钡和锶脱除掉。虽然可以采用碱熔的方法将玻璃中SiO₂溶解掉，这样钡和锶会以底渣的形式回收。但是碱熔的方法对碱消耗量大，造成处理成本较高，不适用于产业化处理。因此本发明针对上述问题研发出一种由废弃CRT屏玻璃制备微孔高硅氧玻璃粉末的方法，该方法不进能够快速高效去除屏玻璃中的钡和锶，同时也能够将屏玻璃转变为经济价值较高的微孔高硅氧玻璃粉末。

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。

发明内容