一种铅渣制备钙铁辉石微晶玻璃的方法技术

一种铅渣制备钙铁辉石微晶玻璃的方法，属环境保护及资源再利用领域。该方法采用铅渣为主要原料，添加废玻璃、粉煤灰作为成分调整原料，加入氧化铬、氧化镍和软锰矿作为着色剂，主原料和成分调整原料分别进行烘干破碎和成分检测，按化学计量比加入主原料、成分调整原料和着色剂进行混合、熔融、浇铸、退火、核化和晶化工序得到钙铁辉石型多种颜色微晶玻璃。制备得到的微晶玻璃满足工业微晶玻璃和建筑微晶玻璃标准。制备的微晶玻璃各重金属离子浓度远低于中华人民共和国国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中所规定的重金属浸出浓度限值。本方法变废为宝，工艺简单，成本低廉，解决了铅渣和粉煤灰等工业废渣的堆存问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固废制备微晶玻璃制品领域，特别涉及一种铅渣制备钙铁辉石微晶玻 璃的方法，属环境保护及资源再利用领域。适用于处理铅烟化渣、铅熔炼渣、铅锌回转窑渣 等涉及炼铅工序产生的铅渣。该专利技术可制备得到多种颜色微晶玻璃，满足工业微晶玻璃标 准（JC/T 2097-2011)和建筑微晶玻璃标准（JC/T 872-2000)。
技术介绍
铅渣是由各种金属和非金属的氧化物组成，渣的主要化学成分是Si02、Fe0、Fe 203、 CaO和ZnO,占铅渣总量的90%。目前铅渣的利用主要有以下几种方式： (1)生产高标号水泥熟料：铅渣含有水泥熟料所需多种组分，可作为外掺料替代 部分水泥原料，也能作为矿化剂促进3Ca0 · SiO2的形成，降低熟料的熔融温度、烧成温度， 改善生料易烧性和熟料易磨性，降低能耗。由于其水化活性较差，数量上应有所控制，加入 量通常仅为3%~5%，利用率较低，无法处理大量的铅渣。 (2)铺路：铅渣具有一定的硬度和耐磨性，可作为铺路材料。 (3)铜和金、银等贵金属回收：由于铜和贵金属金、银等不挥发而留在渣中，某些 铅渣具有一定的回收价值，一般通过化学浸出对铜和金、银等贵金属进行回收，回收后的废 渣采用简单堆存方式处理，无法解决二次污染。 我国环境保护部和国家质量监督检验检疫总局于2013年12月27日联合发布了 《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》和《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规 范》。给出了可以入窑协同处置的固体废物的限制条件。《水泥窑协同处置固体废物污染控 制标准》中严格指明"协同处置固体废物的水泥窑生产的水泥产品中污染物的浸出，应满足 相关的国家标准要求"。《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》中严格限制了各种 重金属的最大允许投加量。在2014年3月1日这两项标准正式实施后，铅渣无法继续加入 水泥窑中进行协同处置。 微晶玻璃又称微晶玉石或玻璃陶瓷。是将特定组成的基础玻璃经核化和晶化过程 制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体复合材料。它具有玻璃和陶瓷的双重特 性。与传统玻璃相比，其玻璃转化温度、热稳定性、化学稳定性、力学性能都较好；除此之外， 微晶玻璃还具有一些特殊的性能，可作为功能材料使用。与普通陶瓷相比，它具有致密均匀 的微观结构，无气孔，表面光洁，尺寸易于精确控制等优点，可以替代工业及建筑陶瓷。迄今 为止，微晶玻璃被广泛用作结构材料、光学材料、电学材料；同时也用于国防、工业及民用等 各个领域，具有巨大的发展前景。另外，由于微晶玻璃结构至密，耐酸耐碱性好等特点，其在 危险固废处理方面具有独特优势。与传统处理技术相比，微晶玻璃固化技术无二次污染，所 得产品经济价值高，是一种绿色、高效、高值加值的新技术。
技术实现思路
本专利技术目的是以铅渣为主要原料制备高性能的微晶玻璃材料，解决废渣所带来的 环境问题，实现了废渣的无害化增值利用。 ，以铅烟化渣、高铁铅渣、铅锌回转窑渣铅 渣中的一种或者几种的混合物为主要原料，废玻璃、粉煤灰为成分调整原料，加入氧化铬、 氧化镍和软锰矿中的一种作为着色剂，通过烘干破碎、成分检测、混合、熔融、浇铸、退火、核 化和晶化工序得到钙铁辉石型黑色、绿色、灰色、黄色微晶玻璃。具体包括以下制备步骤： (1)烘干破碎：对主要原料和成分调整原料分别进行烘干破碎至-100目； (2)成分检测：步骤（1)烘干破碎后的主要原料和成分调整原料分别进行全成分 检测分析； (3)混合：将主要原料、成分调整料和着色剂按设计成分进行混合，混合后的物料 化学计量比如下：Fe 2O3:16-26 %、SiO2:40-52 %、CaO: 10-13 %、Al203:3-5 %、Na 20:6-10 %、 皿80:2-4%、2110:2-4%、1?0:3-5%，所有组分之和为100%，1?0表示〇 203、附0、]\1110、1(20、1102 其中几种总和； (4)熔融：将步骤（3)混合的物料以5-10°C /min的速率升温至1450-1550°C，保 温2-3h，得到玻璃液； (5)浇铸：将步骤（4)得到的玻璃液浇铸到550-600°C模具中得到基础玻璃； (6)退火：将步骤（5)得到的基础玻璃在500-650°C下保温30-60min ; (7)核化：将步骤（6)退火后的基础玻璃在650-750°C下保温30-60min ; (8)晶化：将步骤（7)核化后的基础玻璃在800-900°C下保温时间l_3h，得到微晶 玻璃。 以铅渣为主要原料制备高性能的微晶玻璃材料，不仅可以解决废渣所带来的环境 问题，还可以实现了废渣的无害化增值利用，创造巨大的经济效益，具有良好的环境和社会 效益。 本专利技术与专利201010152488. 1及201410325632. 5的不同在于：本专利技术采用独特 的全废料制备微晶玻璃，制备过程中不需要添加任何纯料的形核剂，以原料中的氧化铁作 为形核剂并形成钙铁辉石为主晶相的微晶玻璃；本专利技术对主要原料和成分调整料进行烘干 破碎和成分检测使其成分更均匀，从而配料更加准确，制备得到的微晶玻璃具有优异的性 能，满足工业微晶玻璃标准（JC/T 2097-2011)和建筑微晶玻璃标准（JC/T 872-2000);本 专利技术制备的微晶玻璃对重金属还有着很强的固化作用，制备的微晶玻璃可以直接应用在相 关领域。【附图说明】 图1为工艺流程图。 图2为实施例1中制备得到的钙铁辉石微晶玻璃XRD图谱。 图3为实施例1中制备得到的钙铁辉石微晶玻璃SEM图谱。【具体实施方式】 实施例1 将高铁铅渣和粉煤灰分别进行烘干破碎至-100目；物料分别进行成分检测，按照 下表化学计量比计算出高铁铅渣、粉煤灰和软锰矿的量，并进行混合；混合后的物料在熔炼 炉中以7°C /min的速率升温至1450°C进行熔炼至熔融状态，保温2h得到均匀的玻璃液，浇 铸到580°C的模具中得到基础玻璃；基础玻璃在600°C下保温30min进行退火；退火后的基 础玻璃在700°C下保温50min进行核化；核化后的基础玻璃在900°C下保温时间2h进行晶 化得到微晶玻璃。 该实施例中微晶玻璃主元素含量如下：【主权项】1. ，其特征在于，采用铅渣为主要原料，废玻 璃、粉煤灰作为成分调整原料，加入氧化铬、氧化镍和软锰矿作为着色剂，通过烘干破碎、成 分检测、混合、熔融、浇铸、退火、核化和晶化工序得到钙铁辉石型黑色、绿色、灰色、黄色微 晶玻璃。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，包括 以下制备步骤： (1) 烘干破碎：对主要原料和成分调整原料分别进行烘干破碎至-100目； (2) 成分检测：步骤（1)烘干破碎后的主要原料和成分调整原料分别进行全成分检测 分析； (3) 混合：将主要原料、成分调整料和着色剂按设计成分进行混合，混合后的物料化学 计量比如下：Fe2O3:16-26 %、SiO2:40-52 %、CaO: 10-13 %、Al2O3:3-5%、Na20:6-10%、MgO: 2-4%、Zn0 :2-4%、R0 :3-5%，所有组分之和为 100%，RO表示 0203、附0、]?11〇、1(20、1102其 中几种总和； (4) 熔融：将步骤（3)混合后的物料以5-10°C/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅渣制备钙铁辉石微晶玻璃的方法，其特征在于，采用铅渣为主要原料，废玻璃、粉煤灰作为成分调整原料，加入氧化铬、氧化镍和软锰矿作为着色剂，通过烘干破碎、成分检测、混合、熔融、浇铸、退火、核化和晶化工序得到钙铁辉石型黑色、绿色、灰色、黄色微晶玻璃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘德安，张深根，保海彬，郭斌，刘波，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11