[发明专利]一种以煤矸石和稻壳灰为主要原料的微晶玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用烧结法以大宗固弃废物煤矸石、稻壳灰为主要原料制备微晶玻璃的方法，本发明中的微晶玻璃是由以下重量份的原料组成：煤矸石28.1‑32.5、稻壳灰4.0‑6.5、碳酸钠3.5‑5.0、碳酸钙7.0‑8.5、氧化镁2‑3、二氧化钛2‑3；将配料混合均匀并加热至熔制温度1400‑1450℃，得到的玻璃熔融体进行淬冷、球磨、压片后分别在740‑790℃和820‑870℃各保温1‑1.5h进行热处理得到以钙长石为主晶相、透辉石为次晶相的微晶玻璃。本发明原料稻壳灰中大量的SiO₂降低了煤矸石的高铝特性，调整了配方中的硅铝比，改善了固弃废物煤矸石和稻壳使用率，而且配方组成简单、熔制温度和热处理温度偏低，制备的微晶玻璃致密性好、耐腐蚀性和耐磨性强，大大提高了煤矸石和稻壳两种固体废物的附加值。

技术领域

本发明主要涉及一种微晶玻璃及其制备方法，尤其涉及一种以大宗固弃废物煤矸石和稻壳灰为主要原料的微晶玻璃及其制备方法

背景技术

煤矸石作为采煤和选煤过程中产生的工业固体废物，我国每年已累计堆存50亿吨以上，据统计仍以每年3.0～3.5亿吨的速度不断上升。煤矸石在煤炭生产和洗选加工过程中多被丢弃，这种消极堆放处置方式不仅使煤矸石自身价值得不到有效利用，而且将会占用大量的土地，并导致一系列严重的社会及环境问题。虽然目前世界上对煤矸石的利用很广泛，但带来的附加值都相对较低，甚至会产生一些二次污染废弃物，例如：用煤矸石制砖制水泥，带来的污染也是不可避免的。

微晶玻璃是20世纪50年代发展起来的一种新型玻璃，它是在热处理条件下通过控制特定组成玻璃的析晶而得到的一种玻璃相与结晶相复合的固相材料。以硅铝质固体废弃物(如高炉渣、尾矿、粉煤灰、煤矸石等)制备微晶玻璃，不仅为硅铝质固体废弃物提供新的高附加值利用途径，而且制备的微晶玻璃环保、廉价、性能优异。

中国专利文献CN103030288A公开了一种以煤矸石为主料的微晶玻璃，该方法以煤矸石、二氧化硅、方解石、氧化钙、食盐、氧化钾、氧化铝、碳酸钡、氧化镁、氧化锌、木炭、石膏、滑石粉、氧化硼、碳酸钠、硼砂、氧化锂、氟化钙、改性草木灰、氧化镍、五氧化二钒、二氧化钛、三氧化二锑等原料制备的一种建筑上的耐磨耐腐蚀材料、建筑装饰微晶玻璃。该方法公布的原材料高达23种，不仅成本高，熔制温度和热处理温度也极高，这在实际生产中都是相当不利的。

中国专利文献CN101767933A公开了一种用煤矸石制造微晶玻璃板材的方法。该方法是将一定重量份的煤矸石、石英砂、方解石、氧化铝、碳酸钠、氧化锌、碳酸钡、氧化铜、碳粉、硼砂和三氧化二铬混合制成玻璃配合料，将玻璃配合料熔化成玻璃液，然后将玻璃液倒入水中成为玻璃颗粒料，再将玻璃颗粒料平铺在耐火模具中进行晶化热处理，对晶化热处理后的微晶玻璃粗品进行研磨切割后成为成品。该方法原料种类繁多，使得配料过程复杂且成本高；同时微晶玻璃的晶化温度较高，不利于能源节约，且影响设备使用寿命。

中国专利文献CN103332860A公开了一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法。该方法将煤矸石经过破碎、速烧除碳，粉磨和物料预均化后，和石英砂、方解石、碳酸钠、氧化锌、碳酸钡、硼砂和着色剂混合制成玻璃混合料，投入玻璃窑炉中熔化成玻璃液，经急冷水淬后成为玻璃颗粒料，再装入耐火磨具中送入晶化窑中进行烧结、晶化(晶化温度在1030-1070℃)成型处理，后进行膜抛、切割后成为成品。该方法配料中添加了着色剂，使配料成本增多，与煤矸石的低成本废物利用理论相悖，同时其晶化温度较高，浪费能源，并且使工艺操作较繁琐。

中国专利文献CN106673447A公开了一种用赤泥和煤矸石制备透辉石微晶玻璃的方法。该方法将赤泥和煤矸石混合磨矿后进行焙烧(焙烧温度500-550℃)，是氧化铁还原成氧化亚铁，再进行磁选除去氧化亚铁，最后进行熔融(熔融温度1500-1600℃)、退火、核化和晶化处理。该方法原料处理工艺操作较为复杂，并且依靠煤矸石中的微量碳很难将原料中大量的氧化铁还原完全，进而会影响微晶玻璃的透明度及光泽性，并且除去的大量氧化铁未得到合理的资源化利用。

发明内容