一种利用金属矿尾渣生产微晶玻璃的工艺的制作方法

[0001]
本发明涉及微晶玻璃生产工艺，尤其涉及一种利用金属矿尾渣生产微晶玻璃的工艺。


背景技术：

[0002]
具不完全统计，目前我国国内堆存的尾矿近五十亿吨。尾矿长久堆存会污染大气、水源、土壤、甚至危害人类健康，已经成为影响人们群众生产生活的重大问题。其中，铁尾矿是尾矿的主要组成部分，具不完全统计，目前我国堆存的铁尾矿量高达十几亿吨，占全部尾矿的三分之一。铁尾矿的综合回收利用问题受到全社会的广泛关注。
[0003]
铁尾矿的主要化学成分是sio2、al2o3、fe2o3、mgo、k2o、na2o、cao，以及少量其他化成分(如cu、co、s、ni、au、ag、se等化学成分)。铁尾矿可作为主要原料用于生产制造微晶玻璃，微晶玻璃以陶瓷一样，由晶体组成，但是发明人指出，对于不同的矿山，产生的铁尾矿中化学成分一般是不同的，而不同的铁尾矿生产制造出来的微晶玻璃包含的晶体种类及成分存在差别的，常见的微晶玻璃的晶体包括透辉石晶体(cao
·
mgo
·
2sio)和β-硅灰石晶体(cao
·
sio2)，透辉石晶体比β-硅灰石晶体具有更高的化学活性和稳定性，是更为理想的微晶玻璃晶体种类。因此，在生产过程中，希望能够提高微晶玻璃中的透辉石晶体的含量。


技术实现要素：

[0004]
因此，针对上述的问题，本发明提出一种利用金属矿尾渣生产微晶玻璃的工艺，能够提高微晶玻璃中的透辉石晶体的含量。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种利用金属矿尾渣生产微晶玻璃的工艺，包括以下工艺步骤：
[0006]
步骤1：将铁尾矿送入矿石粉碎机粉碎成铁尾矿渣，然后通过h目筛网筛选铁尾矿渣，所述h≥40；
[0007]
步骤2：随机对铁尾矿渣抽样进行化学成分检验以及按重量比计算各化学成分含量，包括：
[0008]
a1份sio2、b1份al2o3、c1份fe2o3、d1份mgo、e1份k2o、f1份na2o、g1 份cao；
[0009]
步骤3：将步骤一中铁尾矿渣的各化学成分按重量比进行最佳配比，包括：
[0010]
添加a2份sio2、b2份al2o3、c2份fe2o3、d2份mgo、e2份k2o、f2份na2o 和g2份cao；
[0011]
步骤4：继续添加x份bao和y份b2o2混合，制备成微晶玻璃矿物原料；
[0012]
所述a1+a2＝57.1；所述b1+b2＝7.9；所述c1+c2＝6.5；所述d1+d2＝7.0；所述e1+e2＝1.0；所述f1+f2＝4.5；所述g1+g2＝12.8；所述x＝1.4；所述y＝1.8；
[0013]
步骤5：包括以下子步骤：
[0014]
步骤5.1：冶炼微晶玻璃矿物原料前，先将冶炼用的坩埚逐渐升温至1300℃；
[0015]
步骤5.2：将步骤四中制备的微晶玻璃矿物原料分多次投入坩埚，每次微晶玻璃矿物原料投入的时间间隔在5～10min，直至全部微晶玻璃矿物原料投入坩埚；
[0016]
步骤5.3：将坩埚的温度升至1480℃，使坩埚内的微晶玻璃矿物原料全部熔融为熔融玻璃液；
[0017]
步骤6：待熔融玻璃液变澄清后，将熔融玻璃液进行水淬，获得玻璃颗粒原料；
[0018]
步骤7：包括以下步骤：
[0019]
步骤7.1：将步骤六中获得的玻璃颗粒原料经过球磨机粉碎，并筛选出直径大小相近的玻璃颗粒原料；
[0020]
步骤7.2：按重量比配置以下材料：
[0021]
2.5份cr2o3；
[0022]
1.5份tio2；
[0023]
96份从步骤7.1中筛选出来的玻璃颗粒原料；
[0024]
步骤7.3：将步骤7.2中配置的材料均匀混合后铺设在模具内；
[0025]
步骤7.4：核化处理，加热模具，使模具内的材料升温至770℃，并保持该温度60～90min；
[0026]
步骤7.5：晶化处理，继续加热模具，控制模具内的材料以4～5℃/min的速度升温，直至升温到870℃，并保持该温度60～90min；
[0027]
步骤7.6：冷却后形成半成品微晶玻璃；
[0028]
步骤8：将半成品微晶玻璃表面经过打磨、抛光、切割制得成品微晶玻璃。
[0029]
进一步的，所述步骤7.3中，铺设在模具内的材料厚度在6～7mm。
[0030]
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果包括以下几点：
[0031]
(1)通过将铁尾矿粉碎成铁尾矿渣，并对其进行筛选，选取小颗粒的铁尾矿渣易于融化；并且通过将铁尾矿渣中的主要成分sio2、al2o3、fe2o3、mgo、k2o、 na2o、cao按照重量比进行最佳配比，制备成微晶玻璃矿物原料，具体包括57.1 份sio2；7.9份al2o3；6.5份fe2o3；7.0份mgo；1.0份k2o；4.5份na2o；12.8 份cao；1.4份bao；1.8份b2o2。通过这样的sio2、al2o3、fe2o3、mgo、k2o、na2o、 cao成分最佳配比，以及添加的bao和b2o2可以降低微晶玻璃矿物原料的融化温度以及熔融玻璃液的粘度，有利于水淬时可以制得最多的玻璃颗粒原料。
[0032]
(2)添加tio2有利于玻璃颗粒原料在高温状态下晶化形成辉透石晶体，而 cr2o3的作用是诱导结晶。通过配置2.5份cr2o3、1.5份tio2和96份玻璃颗粒原料，使晶化处理过程中产生较多的透辉石晶体。
[0033]
(3)模具内的材料厚度在6～7mm有利于在核化处理和晶化处理过程中，模具内的材料排出气泡。这样制得的微晶玻璃内部没有气泡，美观度好。
[0034]
(4)将铁尾矿回收利用，绿色环保，并能产生很好的经济效益，具有很好的应用前景。
具体实施方式
[0035]
现结合具体实施方式对本发明进一步说明。
[0036]
本实施例提供一种利用金属矿尾渣生产微晶玻璃的工艺，包括以下工艺步骤：
[0037]
步骤1：将铁尾矿送入矿石粉碎机粉碎成铁尾矿渣，然后通过h目筛网筛选铁尾矿渣，所述h≥40；
[0038]
在本具体实施例中，优选的，所述步骤一中的筛网选用80目筛网，这样选取小颗粒
的铁尾矿渣易于融化，节约铁尾矿渣融化所需能源。
[0039]
步骤2：随机对铁尾矿渣抽样进行化学成分检验以及按重量比计算各化学成分含量，包括：
[0040]
a1份sio2、b1份al2o3、c1份fe2o3、d1份mgo、e1份k2o、f1份na2o、g1 份cao。实际上，铁尾矿渣中还含有cu、co、s、ni、au、ag、se等化学成分，但是由于这些化学成分基本不对生产微晶玻璃的化学活性和稳定性产生影响，因此在本工艺中，不对上述化学成分进行测定。
[0041]
步骤3：将步骤一中铁尾矿渣的各化学成分按重量比进行最佳配比，包括：
[0042]
添加a2份sio2、b2份al2o3、c2份fe2o3、d2份mgo、e2份k2o、f2份na2o 和g2份cao；
[0043]
步骤4：继续添加x份bao和y份b2o2混合，制备成微晶玻璃矿物原料；
[0044]
所述a1+a2＝57.1；所述b1+b2＝7.9；所述c1+c2＝6.5；所述d1+d2＝7.0；所述e1+e2＝1.0；所述f1+f2＝4.5；所述g1+g2＝12.8；所述x＝1.4；所述y＝1.8。
[0045]
通过这样的sio2、al2o3、fe2o3、mgo、k2o、na2o、cao成分最佳配比，以及添加的bao和b2o2可以降低微晶玻璃矿物原料的融化温度以及熔融玻璃液的粘度，有利于水淬时可以制得最多的玻璃颗粒原料。
[0046]
步骤5：包括以下子步骤：
[0047]
步骤5.1：冶炼微晶玻璃矿物原料前，先将冶炼用的坩埚逐渐升温至1300℃；
[0048]
步骤5.2：将步骤四中制备的微晶玻璃矿物原料分多次投入坩埚，每次微晶玻璃矿物原料投入的时间间隔在5～10min，直至全部微晶玻璃矿物原料投入坩埚；
[0049]
步骤5.3：将坩埚的温度升至1480℃，使坩埚内的微晶玻璃矿物原料全部熔融为熔融玻璃液。
[0050]
步骤6：待熔融玻璃液变澄清后，将熔融玻璃液进行水淬，获得玻璃颗粒原料。
[0051]
步骤7：包括以下步骤：
[0052]
步骤7.1：将步骤六中获得的玻璃颗粒原料经过球磨机粉碎，并筛选出直径大小相近的玻璃颗粒原料；这样有利于玻璃颗粒原料与cr2o3和tio2混合均匀，并且各玻璃颗粒原料的融化时间相近；在本具体实施例中，优选的，筛选出10～ 15目的玻璃颗粒原料；
[0053]
步骤7.2：按重量比配置以下材料：
[0054]
2.5份cr2o3，cr2o3的作用是诱导结晶；
[0055]
1.5份tio2，添加tio2有利于玻璃颗粒原料在高温状态下晶化形成辉透石晶体；
[0056]
96份从步骤7.1中筛选出来的玻璃颗粒原料；
[0057]
步骤7.3：将步骤7.2中配置的材料均匀混合后铺设在模具内，铺设在模具内的材料厚度在6～7mm；有利于在核化处理和晶化处理过程中，模具内的材料排出气泡；
[0058]
步骤7.4：核化处理，加热模具，使模具内的材料升温至770℃，并保持该温度60～90min；
[0059]
步骤7.5：晶化处理，继续加热模具，控制模具内的材料以4～5℃/min的速度升温，直至升温到870℃，并保持该温度60～90min；
[0060]
步骤7.6：冷却后形成半成品微晶玻璃；
[0061]
所述核处理的温度和时间，以及晶化处理的温度和时间是本技术方案中控制透辉石晶体及其它晶体(如β-硅灰石晶体)结晶的最佳实施方式。
[0062]
步骤8：将半成品微晶玻璃表面经过打磨、抛光、切割制得成品微晶玻璃。
[0063]
本发明能够提高微晶玻璃中的透辉石晶体的含量，并且制得的微晶玻璃内部没有气泡，美观度好。
[0064]
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

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