[发明专利]利用自然原料制备矿渣微晶玻璃的方法及其所制备的矿渣微晶玻璃

说明书

本发明公开了一种利用自然原料制备矿渣微晶玻璃的方法及其所制备的矿渣微晶玻璃，能减少固废资源化环节降低能耗，本发明利用自然原料直接制备所需金属和晶相可供选择的矿渣微晶玻璃的方法。其中原料按照质量百分比包括红土矿64‑91份、海砂矿0‑24份、碳粉8‑11份。以红土矿和海砂矿为主要原料在经过1100‑1200℃还原和1450‑1500℃熔分后对渣液进行控温冷却，能获得多种不同物相组成的高性能的矿渣微晶玻璃。本发明减少了制备矿渣微晶玻璃的方法中间环节能够有效的降低能耗，制备的矿渣微晶玻璃物相可供选择能够在多种场合进行应用，同时其生产成本低廉，操作简单。本发明原料的配比关系和制备工艺可以推广使用。

技术领域

本发明涉及一种利用自然原料制备玻璃方法及其产品，特别是涉及一种利用原矿冶炼直接获得金属和矿渣微晶玻璃的方法及其产品，应用于自然资源的低能耗低成本利用技术领域。

背景技术

冶金行业中每年都会产生大量的固体废渣。现有的固废利用方式有铺设道路、制备水泥等，但大部分的固废仍是露天堆放不仅仅是对土地资源的一种浪费，同时还会对周围的环境造成一定的影响。

矿渣中含有大量的脉石成分是制备微晶玻璃的重要原料。矿渣微晶玻璃是以矿渣为主要原料，同时添加一定量的其他辅助原料经过配料、融化、成型、晶化等工艺制备的微晶材料。矿渣微晶玻璃具有大量的优点：1)矿渣微晶玻璃能够替代黏土和石材，能够保护环境，同时还能变废为宝；2)矿渣微晶玻璃主要原料为矿渣其成本低廉，数量庞大易于获取；3)矿渣微晶玻璃对重金属离子的固化作用强，是一种绿色材料能够广泛应用。

利用矿渣制备微晶玻璃大体可以分为两个部分，一是原矿冶炼产生矿渣；二是矿渣资源化制备矿渣微晶玻璃。这两个部分均需要对原料进行升温加热，反复的升温降温过程实际上是对能量的一种浪费，这成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用自然原料制备矿渣微晶玻璃的方法及其所制备的矿渣微晶玻璃，能减少制备矿渣微晶玻璃的中间环节，实现低能耗低成本资源化矿渣。本发明为了能够实现促进渣液析晶，选用海砂矿作为添加剂，引入海砂矿中的TiO₂作为渣液析晶的形核剂，同时通过分段控温冷却的方式，实现对矿渣微晶玻璃主晶相的选择。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用自然原料制备矿渣微晶玻璃的方法，包括如下步骤：

a.配料准备：采用红土矿、海砂矿和碳粉为主要原料，按照原料组分的质量百分比进行配料，然后混合得到了混合料，备用；其中，所述红土矿：64～91％；所述海砂矿：不大于25％；所述碳粉：8～11％；

b.将在所述步骤a中准备的混合料置于高温炉中，在1100-1200℃进行还原反应至少1h，然后在1450-1500℃下进行熔分澄清至少2h，得到熔融渣液；

c.将在所述步骤b中制备的熔融渣液进行冷却处理，获得矿渣微晶玻璃产品。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，将熔融渣液进行冷却处理的过程包括控温段过程和非控温段过程；其中，在控温段过程中，分为两个梯段进行控温冷却，对熔融渣液依次在1500-1000℃和1000℃-500℃进行分段控温冷却，控温速率为1-3℃/min或者进行自然冷却的控温速率；在非控温段过程中，采用自然冷却方式进行随炉冷却。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，利用海砂矿中的TiO₂作为渣液析晶的形核剂，通过分段控温冷却的方式，实现对矿渣微晶玻璃主晶相的选择和调控。