本發(fā)明涉及以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃及其制備方法，屬于建筑裝飾材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高爐渣是鋼鐵冶金工業(yè)生產(chǎn)中排放量最大的一種固體廢棄物，其排放量與入爐礦石的品味及冶煉制度有直接關(guān)系。以目前我國鋼鐵冶金工藝水平，每冶煉1噸生鐵，高爐渣產(chǎn)生量在300-350kg之間。以我國年產(chǎn)生鐵9億噸計(jì)算，每年的高爐渣產(chǎn)生量高達(dá)3億噸左右，在所有工業(yè)廢渣排放量份額中所占比例接近1/3。我國高爐渣總體利用率較低，與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。高爐渣的大量堆放，不僅占用日益短缺的土地資源，而會(huì)造成堆放場地周邊的環(huán)境污染，對于鋼鐵冶金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有負(fù)面影響。高爐渣常用處理方法有水淬法、半急冷法和熱潑法，分別得到水淬渣、膨脹渣和重礦渣產(chǎn)品。多數(shù)鋼鐵企業(yè)將高溫熔渣通過一定的冷卻處理后，運(yùn)至大型渣場堆棄，由此占據(jù)了大量的土地與農(nóng)田，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

一般而言，1噸高溫高爐熔渣帶有1600～1800MJ的熱量，相當(dāng)于55～61kg標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量。顯然，在鋼鐵熔渣中含有大量的顯熱，而現(xiàn)實(shí)中高爐熔渣顯熱是冶金企業(yè)中唯一沒有被充分利用的高品質(zhì)余熱資源。因此，高爐熔渣高溫顯熱高效回收技術(shù)和利用鋼渣制備高附加值產(chǎn)品的技術(shù)，倍受關(guān)注。目前，關(guān)于高爐熔渣的利用幾乎全部采用冷渣的方式進(jìn)行利用，二鋼鐵熔渣中的顯熱則采用形成蒸汽的方式被間接利用，利用效率被大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃及其制備方法，充分利用了液態(tài)高爐熔渣的高溫所帶的熱能，并對其渣本身進(jìn)行同步利用，有效緩解我國高爐渣大量廢棄的問題。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃，其原料主要包括液態(tài)高爐熔渣和輔料；液態(tài)高爐熔渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)在下述范圍內(nèi)：SiO₂ 45～65％，Al₂O₃ 5～8％，CaO 10～20％，MgO 3～5％，BaO 4～8％，Na₂O 3～6％，ZnO 2～6％，Sb₂O₃ 0～3％，F(xiàn)e₂O₃ 1～5％，TiO₂ 0～3％，MnO₂ 0～3％。

按上述方案，所述原料按質(zhì)量百分比為：液態(tài)高爐熔渣40～60％，輔料40～60％。

按上述方案，所述輔料以氧化物形式計(jì)算，主要包括二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鋅、三氧化二銻、二氧化錳、氧化鈉、氧化鋇、三氧化二鐵和氧化鈦等，若使用礦物和化工原料需要進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量轉(zhuǎn)換。輔料具體添加量需要參考實(shí)際生產(chǎn)中液態(tài)高爐熔渣的組成，保證液態(tài)高爐熔渣和輔料混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成在本發(fā)明要求的范圍內(nèi)即可。

按上述方案，適用于本發(fā)明的液態(tài)高爐熔渣主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂30～35％，Al₂O₃ 13～17％，CaO 35～40％，MgO 7～10％，F(xiàn)e₂O₃ 1～5％，TiO₂ 0～3％，MnO₂ 0～3％。

上述以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃的制備方法，按上述原料配比，將液態(tài)高爐熔渣和輔料混合成為配合料，然后經(jīng)熔制、成型、退火后，即得到棕色裝飾玻璃。

按上述方案，所述熔制溫度為1460～1540℃，熔制時(shí)間為12～18小時(shí)。

更進(jìn)一步地，所述液態(tài)高爐熔渣通過高爐熔渣運(yùn)輸罐運(yùn)輸至高爐熔渣熔窯前過渡池，然后通過耐火材料制備的導(dǎo)流槽轉(zhuǎn)移至玻璃熔窯投料口中；所述經(jīng)過預(yù)混合后的輔料通過投料機(jī)和液態(tài)高爐熔渣進(jìn)入玻璃熔窯的熔化部。其中，玻璃熔窯采用全氧燃燒技術(shù)，通過全氧燃燒器，對熔窯補(bǔ)充一定的熱量，以保證熔化制度的穩(wěn)定性，熔化溫度保持在1460℃～1540℃，保溫時(shí)間為12～18小時(shí)，并利用機(jī)械攪拌對玻璃熔體進(jìn)行澄情、均化。

按上述方案，所述成型采用連續(xù)澆鑄法，對熔制所得玻璃熔體進(jìn)行成型。具體地，所述玻璃熔體采用連續(xù)澆鑄的方法在耐熱鋼成型槽中進(jìn)行連續(xù)成型，成型后的玻璃制品截面為方形的連續(xù)玻璃柱。該玻璃柱經(jīng)過退火，冷卻至室溫，即可得到棕色裝飾玻璃材料。其中，玻璃柱的長度可以根據(jù)市場情況確定，玻璃柱可以進(jìn)行后續(xù)加工，如樓梯裝飾立柱、室內(nèi)裝飾隔斷等。

按上述方案，所述成型澆鑄口的溫度為1300～1350℃。

按上述方案，所述退火上限溫度為600～640℃，退火下限溫度為420～460℃。

按上述方案，所述在退火上下限溫度之間的降溫過程降溫速率需要小于0.8℃/分鐘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明采用液態(tài)高爐熔渣為主要原料制備棕色裝飾玻璃，所制得的棕色裝飾玻璃具有顏色均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好，光澤度高的優(yōu)點(diǎn)，其密度范圍為2.5～2.7g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度范圍為60～90MPa。

(2)現(xiàn)有技術(shù)中鋼渣的再利用主要應(yīng)用在生產(chǎn)水泥，磚，作為道路基層填料等附加值較低的方面，而本發(fā)明采用液態(tài)高爐熔渣生產(chǎn)棕色裝飾玻璃產(chǎn)品，充分利用其自身成分與顯熱，實(shí)現(xiàn)對利用高爐熔渣制備高附加值的產(chǎn)品和節(jié)能減排的目的。

(3)在棕色裝飾玻璃的制備過程中，加熱原材料至1460～1540℃的能耗很大；本發(fā)明中充分利用了液態(tài)高爐熔渣的高溫所帶的熱能，生產(chǎn)中只需提供將輔料加熱至熔化的熱能即可，這樣就大大降低了能耗；同時(shí)做到大規(guī)模的利用鋼渣，能夠變廢為寶，減少環(huán)境污染。

本發(fā)明為我們對于鋼渣大量有效利用提供了一種新的途徑，制作低成本的建筑棕色裝飾玻璃可以廣泛的應(yīng)用到建筑裝飾行業(yè)。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃，其原料主要包括液態(tài)高爐熔渣和輔料，按質(zhì)量百分比計(jì)為：液態(tài)高爐熔渣46％，輔料54％；且，液態(tài)高爐熔渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)在下述范圍內(nèi)：SiO₂ 55.46％，Al₂O₃ 7％，CaO 17.5％，MgO 4.54％，BaO 5％，Na₂O 5％，ZnO 2.9％，Sb₂O₃ 0.5％，F(xiàn)e₂O₃ 1％，TiO₂ 0.8％，MnO₂ 0.3％。

本實(shí)施例所述以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃的制備方法，具體步驟如下：

a.本實(shí)施例采用的液態(tài)高爐熔渣主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂34.54％，Al₂O₃ 14.9％，CaO 37％，MgO 9％，F(xiàn)e₂O₃ 2.17％，TiO₂ 1.74％，MnO₂ 0.65％；采用的輔料以氧化物形式計(jì)算，質(zhì)量百分比計(jì)為：二氧化硅73.28％，三氧化二鋁0.27％，氧化鈣0.89％，氧化鎂0.74％，氧化鋇9.26％，氧化鈉9.26％，氧化鋅5.37％，三氧化二銻0.93％，三氧化二鐵0％，氧化鈦0％，二氧化錳0％；

液態(tài)高爐熔渣與輔料的質(zhì)量比為46：54，保證兩者混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 55.46％，Al₂O₃ 7％，CaO 17.5％，MgO 4.54％，BaO 5％，Na₂O 5％，ZnO 2.9％，Sb₂O₃ 0.5％，F(xiàn)e₂O₃ 1％，TiO₂ 0.8％，MnO₂ 0.3％；

b.將處于高溫液態(tài)的高爐熔渣通過高爐熔渣運(yùn)輸罐運(yùn)輸至高爐熔渣熔窯前過渡池，并通過其下端的耐火材料導(dǎo)槽投至玻璃窯投料口中；進(jìn)行基礎(chǔ)成分調(diào)制的輔料經(jīng)攪拌混合后放入輔料過渡與加入倉，通過其下端的導(dǎo)槽投至玻璃窯投料口中，然后高爐熔渣和輔料由輥式投料機(jī)進(jìn)入熔化部；

玻璃熔窯采用全氧燃燒技術(shù)，通過全氧燃燒器，對熔窯補(bǔ)充熱量，以保證熔化制度的穩(wěn)定性，熔化溫度保持在1460℃，保溫12小時(shí)，同時(shí)利用機(jī)械攪拌對玻璃液進(jìn)行澄情、均化；

c.步驟b所得玻璃熔體采用連續(xù)澆鑄的方法，在耐熱鋼成型槽中進(jìn)行連續(xù)成型，成型澆鑄口的溫度為1300℃，成型后的玻璃制品截面為方形的連續(xù)玻璃柱；

d.步驟c所得玻璃柱經(jīng)退火窯退火，退火上限溫度為600℃，退火下限溫度為420℃，退火上下限溫度范圍內(nèi)的降溫速率需小于0.8℃/分鐘；最后冷卻至室溫得到棕色裝飾玻璃柱。

本實(shí)施例所制得的棕色裝飾玻璃顏色均勻，化學(xué)穩(wěn)定性好，光澤度高，密度為2.52g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度為65MPa。

實(shí)施例2

以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃，其原料主要包括液態(tài)高爐熔渣和輔料，按質(zhì)量百分比計(jì)為：液態(tài)高爐熔渣50％，輔料50％；且，液態(tài)高爐熔渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)在下述范圍內(nèi)：SiO₂ 54％，Al₂O₃ 8％，CaO 18％，MgO 3.5％，BaO 5％，Na₂O 4％，ZnO 2％，Sb₂O₃ 0.5％，F(xiàn)e₂O₃ 3％，TiO₂ 1％，MnO₂ 1％。

本實(shí)施例所述以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃的制備方法，具體步驟如下：

a.本實(shí)施例采用的液態(tài)高爐熔渣主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂ 32.5％，Al₂O₃ 16％，CaO 36％，MgO 7％，F(xiàn)e₂O₃ 5％，TiO₂ 1.5％，MnO₂ 2％；采用的輔料以氧化物形式計(jì)算，質(zhì)量百分比計(jì)為：二氧化硅75.5％，三氧化二鋁0％，氧化鈣0％，氧化鎂0％，氧化鋇10％，氧化鈉8％，氧化鋅4％，三氧化二銻1％，三氧化二鐵1％，氧化鈦0.5％，二氧化錳0％；

液態(tài)高爐熔渣與輔料的質(zhì)量比為50：50，保證兩者混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 54％，Al₂O₃ 8％，CaO 18％，MgO 3.5％，BaO 5％，Na₂O 4％，ZnO 2％，Sb₂O₃ 0.5％，F(xiàn)e₂O₃ 3％，TiO₂ 1％，MnO₂ 1％；

b.將處于高溫液態(tài)的高爐熔渣通過高爐熔渣運(yùn)輸罐運(yùn)輸至高爐熔渣熔窯前過渡池，并通過其下端的耐火材料導(dǎo)槽投至玻璃窯投料口中；進(jìn)行基礎(chǔ)成分調(diào)制的輔料經(jīng)攪拌混合后放入輔料過渡與加入倉，通過其下端的導(dǎo)槽投至玻璃窯投料口中，然后高爐熔渣和輔料由輥式投料機(jī)進(jìn)入熔化部；

玻璃熔窯采用全氧燃燒技術(shù)，通過全氧燃燒器，對熔窯補(bǔ)充熱量，以保證熔化制度的穩(wěn)定性，熔化溫度保持在1500℃，保溫15小時(shí)，同時(shí)利用機(jī)械攪拌對玻璃液進(jìn)行澄情、均化；

c.步驟b所得玻璃熔體采用連續(xù)澆鑄的方法，在耐熱鋼成型槽中進(jìn)行連續(xù)成型，成型澆鑄口的溫度為1325℃，成型后的玻璃制品截面為方形的連續(xù)玻璃柱；

d.步驟c所得玻璃柱經(jīng)退火窯退火，退火上限溫度為620℃，退火下限溫度為440℃，退火上下限溫度范圍內(nèi)的降溫速率需小于0.7℃/分鐘；最后冷卻至室溫得到棕色裝飾玻璃柱。

本實(shí)施例所制得的棕色裝飾玻璃顏色均勻，化學(xué)穩(wěn)定性好，光澤度高，密度為2.58g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度為75MPa。

實(shí)施例3

以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃，其原料主要包括液態(tài)高爐熔渣和輔料，按質(zhì)量百分比計(jì)為：液態(tài)高爐熔渣60％，輔料40％；且，液態(tài)高爐熔渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)在下述范圍內(nèi)：SiO₂ 46.8％，Al₂O₃ 9％，CaO 19.8％，MgO 4.2％，BaO 5％，Na₂O 5％，ZnO 2％，Sb₂O₃ 0.5％，F(xiàn)e₂O₃ 3.5％，TiO₂ 1.2％，MnO₂ 3％。

本實(shí)施例所述以液態(tài)高爐熔渣為主要原料的棕色裝飾玻璃的制備方法，具體步驟如下：

a.本實(shí)施例采用的液態(tài)高爐熔渣主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂ 38％，Al₂O₃ 15％，CaO 33％，MgO 7％，F(xiàn)e₂O₃ 3％，TiO₂ 2％，MnO₂ 2％；采用的輔料以氧化物形式計(jì)算，質(zhì)量百分比計(jì)為：二氧化硅60％，三氧化二鋁0％，氧化鈣0％，氧化鎂0％，氧化鋇12.5％，氧化鈉12.5％，氧化鋅5％，三氧化二銻1.25％，三氧化二鐵4.25％，氧化鈦0％，二氧化錳4.5％；

液態(tài)高爐熔渣與輔料的質(zhì)量比為60：40，保證兩者混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 46.8％，Al₂O₃ 9％，CaO 19.8％，MgO 4.2％，BaO 5％，Na₂O 5％，ZnO 2％，Sb₂O₃ 0.5％，F(xiàn)e₂O₃ 3.5％，TiO₂ 1.2％，MnO₂ 3％；

b.將處于高溫液態(tài)的高爐熔渣通過高爐熔渣運(yùn)輸罐運(yùn)輸至高爐熔渣熔窯前過渡池，并通過其下端的耐火材料導(dǎo)槽投至玻璃窯投料口中；進(jìn)行基礎(chǔ)成分調(diào)制的輔料經(jīng)攪拌混合后放入輔料過渡與加入倉，通過其下端的導(dǎo)槽投至玻璃窯投料口中，然后高爐熔渣和輔料由輥式投料機(jī)進(jìn)入熔化部；

玻璃熔窯采用全氧燃燒技術(shù)，通過全氧燃燒器，對熔窯補(bǔ)充熱量，以保證熔化制度的穩(wěn)定性，熔化溫度保持在1540℃，保溫12小時(shí)，同時(shí)利用機(jī)械攪拌對玻璃液進(jìn)行澄情、均化；

c.步驟b所得玻璃熔體采用連續(xù)澆鑄的方法，在耐熱鋼成型槽中進(jìn)行連續(xù)成型，成型澆鑄口的溫度為1350℃，成型后的玻璃制品截面為方形的連續(xù)玻璃柱；

d.步驟c所得玻璃柱經(jīng)退火窯退火，退火上限溫度為640℃，退火下限溫度為460℃，退火上下限溫度范圍內(nèi)的降溫速率需小于0.6℃/分鐘；最后冷卻至室溫得到棕色裝飾玻璃柱。

本實(shí)施例所制得的棕色裝飾玻璃具有顏色均勻，化學(xué)穩(wěn)定性好，光澤度高，密度為2.6g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度為80MPa。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。