[发明专利]一种利用赤泥尾渣制备透明玻璃和内含针状晶体微晶玻璃的方法

说明书

本发明公开了一种利用赤泥尾渣制备透明玻璃和内含针状晶体微晶玻璃的方法，解决了赤泥尾渣生产玻璃及微晶玻璃过程中生产能耗高，赤泥尾渣利用率低，玻璃无实际应用价值，微晶玻璃韧性低的难题。本发明以赤泥尾渣为原料，提出添加Bsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;作为助熔剂降低熔化温度，制得透明玻璃，采用一步法热处理进一步降低能耗。提出使用CaFsubgt;2/subgt;，Psubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;作为晶核剂使赤泥尾渣微晶玻璃内部析出针状晶体，提高微晶玻璃韧性。本发明技术新颖，有效推动了危险固废资源处置与高值化利用领域的发展。

技术领域

本发明涉及一种利用赤泥尾渣制备透明玻璃和内含针状晶体微晶玻璃的方法，属于危险固废资源的处置与高值化利用领域。

背景技术

赤泥是氧化铝制备工业中所产生的有害固体废弃物，每生产1吨氧化铝将随之获得1-2吨赤泥。随着我国工业化进程加快，对氧化铝产业的需求增大，导致赤泥的堆积量逐年增加，目前累计堆积量已超过4亿吨，严重污染环境并占用大量土地面积。由于赤泥中含有较多的Al、Fe等有价金属，我国国内对赤泥的回收再利用方式通常采用直接分选、还原焙烧、浸出提取等工艺从赤泥中回收铝铁。但由于赤泥的回收率低，经过提铝、铁工艺后同样生成了大量的赤泥尾渣。赤泥尾渣中仍含有大量的CaO、SiO₂、Al₂O₃等组成成分，这些组成成分和玻璃及微晶玻璃相似，因此将赤泥尾渣制备成玻璃和微晶玻璃是赤泥尾渣回收再利用的有效途径。

微晶玻璃是由玻璃控制晶化制得的多晶固体，同时具备玻璃和陶瓷的优点，例如高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、高绝缘性、低介电损耗、高化学稳定性等，广泛应用于国防、航空航天、电子、生物医学、建材等领域。微晶玻璃的物化性质通常是由其内部晶体的种类和形态来决定的。在赤泥尾渣转变为微晶玻璃的过程中，通常采用熔融法和烧结法。上述方法所制备的微晶玻璃晶体形貌为块状硅灰石和钙长石，这种晶体形貌的微晶玻璃存在着韧性差，晶体含量少，防水性低，产品附加值低的问题，和块状晶体相比，针状晶体具有较高长径比，可阻碍裂纹的扩展，有效提高微晶玻璃的韧性。与此同时，赤泥尾渣仍存在利用率低，生产能耗高，工艺流程长，不能实现连续工业化生产的问题，且利用赤泥尾渣制备的玻璃不能达到良好的透明效果，无实际应用价值。

随着技术和产业发展，迫切需要一种通过利用赤泥尾渣来制备透明玻璃和高性能微晶玻璃的技术方案。已有技术无法解决该技术难题。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提出引入B₂O₃作为助熔剂降低原料熔化温度，使玻璃熔融澄清达到透明效果，提出采用一步法热处理工艺制备微晶玻璃，降低生产能耗。提出使用CaF₂，P₂O₅作为晶核剂使微晶玻璃内部析出针状晶体，提高微晶玻璃韧性。技术新颖，成功制备出透明玻璃和内含针状晶体的微晶玻璃。本发明是重要技术革新。

本发明提供了一种利用赤泥尾渣制备透明玻璃和内含针状晶体微晶玻璃的方法，解决了赤泥尾渣制备透明玻璃和高性能微晶玻璃的难题，同时提高了赤泥尾渣的利用率，降低了生产能耗，优化了生产工艺。

本发明的目的在于提供一种利用赤泥尾渣制备内含针状晶体微晶玻璃的方法：

其组分为：提取Al、Fe后的赤泥尾渣29wt％-80wt％，助熔剂B₂O₃ 10-29wt％；晶核剂：CaF₂ 6wt％-24wt％、P₂O₅ 5wt％-18wt％；上述组分混合后经熔融、浇注后制得透明玻璃，将透明玻璃热处理后制得内含针状晶体的微晶玻璃。

所述内含针状晶体的微晶玻璃内部针状晶体为氟磷灰石相，氟磷灰石晶体长度为0.3-5.0μm，直径为0.1-1μm，长径比为3-6，在微晶玻璃中的分布占比为70-98％。