一種耐磨耐蝕微晶玻璃的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢棄物資源再循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用高爐冶煉渣、粉煤灰、精煉渣為原料，制備耐磨耐蝕微晶玻璃的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼鐵行業(yè)中，普遍利用水作為冷卻介質(zhì)對冶煉廢渣進行處理。水作為冷卻介質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)冶金廢渣快速冷卻，得到較高含量的玻璃相顆粒，增加其附加值。但是，采用此工藝不僅浪費大量的水資源，且冶金廢渣儲存的高品質(zhì)顯熱得不到有效的回收利用，同時會產(chǎn)生S02、H2S等氣體，污染環(huán)境。因此，以轉(zhuǎn)盤法為代表性的急冷干式?；ㄌ幚硪睙捲蔀楫斍肮I(yè)化應(yīng)用的趨勢。此外，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，熱電廠取代了高能耗高污染的鍋爐。但是大量的粉煤灰又成了熱電行業(yè)新的污染物。各類堆積的固體廢棄物不僅占用土地、污染環(huán)境而且具有安全隱患。
[0003]另一方面，在化工、冶金、核電、礦山、建筑、制藥等行業(yè)，耐磨耐蝕型產(chǎn)品有著廣泛的應(yīng)用。尤其，在輸送含固體顆粒的腐蝕性液體等腐蝕與磨損共存工況下運行的各種產(chǎn)品，需求巨大。與此對應(yīng)地，每年由材料腐蝕失效造成的直接、間接經(jīng)濟損失占全國GDP的2%?4%。由于常用的金屬內(nèi)襯管道易受到化學腐蝕和機械磨損，而傳統(tǒng)無機非金屬材料和聚合物材料內(nèi)襯的復合管，作為結(jié)構(gòu)材料在工程構(gòu)件應(yīng)用時常常由于抗沖擊性能較差而過早失效。因此，研宄開發(fā)新一代防磨耐蝕型復合材料具有顯著的社會經(jīng)濟效益。
[0004]微晶玻璃，是將特定組成的基礎(chǔ)玻璃，在加熱過程中通過控制晶化而制得的一類含有大量微晶相及玻璃相的多晶固體材料。根據(jù)組成和性能不同，微晶玻璃可以分為不同體系。其中，CaO-MgO-S12-Al2O3系微晶玻璃具有抗彎、抗壓和抗沖擊性能優(yōu)良、化學穩(wěn)定性好、耐磨耐蝕性強等是傳統(tǒng)防腐耐磨材料重要的替代品。而高爐冶煉渣、粉煤灰、精煉渣的主要成分皆為Ca、Mg、Al、Si的氧化物，是構(gòu)成微晶玻璃的重要原料。且精煉渣富含稀土、螢石。能夠作為微晶玻璃的復合晶核劑，從而改善微晶玻璃的整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐磨耐蝕微晶玻璃的制備方法，以高爐冶煉渣、粉煤灰、精煉渣為原料進行制備，采用轉(zhuǎn)盤法結(jié)合壓縮空氣進行制備，具有原料成本低、工藝簡單、能源利用率高且能耗低的特點，同時能減少有害氣體的排放，降低環(huán)境負荷。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種耐磨耐蝕微晶玻璃的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007]I)以高爐冶煉渣、粉煤灰、精煉渣為原料，根據(jù)微晶玻璃的化學組成進行配料:粉煤灰25?60%，高爐冶煉渣20?40%，精煉渣15?35%，上述百分比為質(zhì)量百分比；
[0008]2)混料:將上述配好的原料置于高能球磨機中球磨混料10?200min ；
[0009]3)熔制:將球磨后的粉料放入坩禍，置于高溫爐中熔化，熔化溫度為1450?1550°C，保溫時間 60 ?150min ；
[0010]4)轉(zhuǎn)盤?；?將熔制好的玻璃液澆注至高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤中，通過離心粒化作用，利用壓縮空氣作為換熱媒介回收玻璃顆粒熱量，得到富含CaO-MgO-S12-Al2O3系玻璃顆粒；
[0011]5)成型:將玻璃顆粒在球磨機中研磨成粒度不大于200目的玻璃粉末，并將研磨后的玻璃粉末裝入模具中，在70?150MPa壓力下壓制成型；
[0012]6)晶化和燒結(jié):將壓制成型的玻璃樣品放入高溫馬弗爐中，先以3?8°C /min的升溫速度升溫到300?400 °C，然后以8?20 °C /min的升溫速率升溫至750?810°C，在此溫度下保溫30?120min ;然后以5?10°C /min的升溫速率加熱到850?950°C，并保溫30?120min，完成晶化和燒結(jié)后，隨爐冷卻；
[0013]7)打磨拋光:對隨爐冷卻得到的微晶玻璃進行打磨、拋光制備成最終的微晶玻璃
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[0014]作為改進，所述最終的微晶玻璃的化學組成為:Si02: 45?60%，CaO:10?20%，MgO:8 ?10%，Al203:6 ?18%，CaF 2:2 ?8%，CeO 2:0.5 ?2%，K 20:0.5 ?1.5%，Na2O:0.5?1.5%, Ti02:l?2%, Cr2O3-0.4?I%，上述百分比為質(zhì)量百分比。
[0015]作為改進，所述步驟I)中精煉渣來自于冶煉電渣重熔鋼。
[0016]作為改進，所述步驟I)中高爐冶煉渣、粉煤灰、精煉渣經(jīng)步驟2)球磨后粉末的粒度不大于200目。
[0017]再改進，所述步驟4)中轉(zhuǎn)盤的材質(zhì)采用耐熱鋼，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為500?2500rpm，轉(zhuǎn)盤的直徑為100?500mm。
[0018]再改進，所述步驟4)中壓縮空氣的壓力為0.6?0.8MPa。
[0019]進一步改進，所述步驟4)制得的玻璃顆粒中玻璃相含量為97?99%，粒度分布在0.1 ~ 0.5mmο
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0021]1、以高爐冶煉渣、粉煤灰、精煉渣作為主要原料制備耐磨耐蝕微晶玻璃，能夠大量消化固體廢棄物，大大降低微晶玻璃的成本，制得的產(chǎn)品能夠廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建筑、核電、礦山、制藥等傳統(tǒng)行業(yè)，替代采用自然資源制備的同類產(chǎn)品，減少自然資源的開采；
[0022]2、采用轉(zhuǎn)盤法結(jié)合壓縮空氣急冷處理玻璃熔液，能夠有效回收微晶玻璃生產(chǎn)過程中排放的尚品質(zhì)顯熱，提尚能源利用率，減少SO2、H2S等有害氣體的排放，降低環(huán)境負荷。制得的玻璃顆粒無需干燥，能夠直接用于制備微晶玻璃產(chǎn)品，減少了能源消耗；
[0023]3、精煉渣不僅含有制備微晶玻璃的主要化學成分，且富含且精煉渣富含稀土、螢石，能夠作為微晶玻璃的復合晶核劑，促進微晶玻璃的析晶，從而提高微晶玻璃的整體性會K。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤法結(jié)合壓縮空氣制備玻璃顆粒的原理示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0027]實施例1
[0028]本實施例的微晶玻璃的制備工藝，步驟如下:
[0029]1、配料:按重量比配料:粉煤灰50%，高爐冶煉渣35%，精煉渣15%進行配料。
[0030]2、混料:將按重量配比稱重的原料采用高性能球磨機混合，混料時間為50min ；
[0031]3、熔融:將上述球磨后的粉料入坩禍，置于高溫爐中熔化，熔化溫度為1450°C，保溫時間150min。
[0032]4、轉(zhuǎn)盤?；?將玻璃熔液澆注至轉(zhuǎn)速為1500rpm，直徑為200mm的轉(zhuǎn)盤進行離心粒化，并在0.6MPa的壓縮空氣作用下完成顯熱回收和玻璃顆粒制備；所得的玻璃顆粒玻璃相含量為97%，粒度分布在0.3?0.5mm ;轉(zhuǎn)盤?；^程的原理如圖1所示；
[0033]5、成型:將玻璃顆粒置于高性能球磨機球磨至過200目篩，并將研磨后的玻璃粉末裝入模具中，在80MPa壓力下成型；
[0034]6、晶化與燒結(jié):將壓制成型的玻璃樣品置于馬弗爐內(nèi)，先以3°C /min的升溫速度到300°C，然后以8°C /min的升溫速率升溫至750°C，在此溫度下保溫60min ;然后以5°C /min的升溫速率加熱到850°C，并保溫60min，完成晶化和燒結(jié)后，隨爐冷卻至室溫，并對微晶玻璃樣品進行打磨、拋光。
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