一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃及其制备方法，以冶硅废渣为主要原料，以SiO2、CaCO3、Na2CO3、ZnO、K2CO3等添加剂和澄清剂为辅料，制备方法是冷态硅渣与其它辅助原料在混料机中混合均匀，经熔窑高温熔化成合格的玻璃液，玻璃液冷却得到基础玻璃，基础玻璃粉碎后与发泡剂、稳泡剂及调节成分充分混合，形成烧结配合料，烧结配合料装入组合式模具，然后同模具整体送入热处理窑炉中烧成，退火冷却后脱模，得到泡沫微晶玻璃。本发明泡沫微晶玻璃质轻、保温、抗磨、耐酸碱腐蚀、具有良好的切削加工性能，可广泛应用于化工、冶金、建筑装饰、石油、矿山、机械等领域的管道、储罐、换热系统的隔热保温，及特殊条件下工作的复合隔热系统及隔音吸声系统。
【专利说明】一种冶硅废渣泡沬微晶玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种泡沫微晶玻璃，尤指一种利用多晶硅精炼冶炼过程中排放的冶硅废渣制备的泡沫微晶玻璃及制备方法，目的在于提供一种轻质、保温、抗磨、耐酸碱腐蚀和具有良好切削加工性能的泡沫微晶玻璃，可大量利用工业固体废弃物冶硅废渣，且产品具有优良的物理力学性能和稳定的化学性能。
【背景技术】
[0002]在冶金法生产多晶硅的过程中，造渣氧化精炼具有工艺简单、成本低、污染小等诸多优点。造渣氧化精炼工艺是在冶金级硅中加入熔点高于冶金级硅的精炼渣，并在硅和渣的熔点温度之间进行氧化精炼。通常当渣金比Π=3时，渣剂除杂的效果最好。在除杂后会产生三倍于硅产量的废渣，冶硅废渣的产率较高。2011年全国冶硅废渣产量达到27313吨，同比2010年14856吨增长84%，2008~2011年我国冶硅废渣产量翻了两番。2012年冶硅废渣产量为19939吨，预计2013年废渣产量将增长6.9%。[0003]目前，冶硅废渣只有少量用于制作陶瓷管、硅酸盐毡等低附加值的产品，绝大部分自然堆存，占用土地、污染环境。寻找资源化利用冶硅废渣、开发新型高附加值产品，势在必行。利用冶硅废渣生产泡沫微晶玻璃是一种资源化利用废渣及产品高值化的新途径。
[0004]泡沫微晶玻璃是以基础玻璃、非金属矿等为主要原料，加入发泡剂、成核剂和外加剂等，经粉碎后混合均匀形成配合料，然后将配合料放到特制的模具中放入电炉中加热，经过预热、熔融、发泡、析晶、退火等工艺制成的新型多孔微晶玻璃材料。
[0005]泡沫微晶玻璃是一种性能优越的隔热、吸声、防潮、防火轻质高强的新型环保建筑材料。泡沫微晶玻璃与微晶玻璃和泡沫玻璃相比，微晶玻璃容重大(> 2500kg/m3)，大量用于建筑装饰材料。泡沫玻璃质轻(< 500kg/m3)、保温，但机械强度低，所以适宜做保温材料而不宜做墙体承重材料。泡沫微晶玻璃由玻璃相、晶体和气孔三部分组成。在均匀分布着大量气孔的玻璃相基体中，均匀散布着大量的微小晶体，使玻璃与晶体网络连结在一起，形成玻晶交织结构，大大提高了材料的机械强度，从而能用于制作墙体承重、装饰保温材料。
[0006]泡沫微晶玻璃本身的结构特点和材料特性，注定了泡沫微晶玻璃具有诸多的优良性能:(I)不吸湿、不吸水；(2)具有良好的隔热性能，不燃烧，可在-270~900°C广阔温度范围内使用；(3)具有良好的吸声性能；(4)机械强度高，且易于加工、切割或粘拼成各种形状的制品；(5)不风化、不老化、无毒、无放射性和腐蚀性；(6)不受鼠啮虫咬和微生物腐蚀；
[7]具有良好的化学稳定性，耐除氢氟酸以外的所有的化学侵蚀。
[0007]泡沫微晶玻璃主要用于:(I)建筑物的承重墙、天花板、围护墙、内隔墙；(2)低温管道、设备、容器与储罐；(3)中温和高温管道、设备；(4)热油和热浙青储罐；(5)石油化工、硫化生产过程；(6)流体换热系统；(7)压缩机、风机房的隔音和吸音墙；(8)在特殊条件下工作的复合隔热系统。
[0008]综上所述，目前还未见报道利用冶硅废渣制备泡沫微晶玻璃，本发明利用冶硅废渣为主要原料制备泡沫微晶玻璃，既可以大量消纳冶硅废渣、减轻其对土地和环境的污染，又可以生产低成本的高附加值产品，具有显著的经济、环境和社会效益。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是大宗量、资源化利用冶硅废渣，通过清洁的生产工艺，制备出轻质保温、抗磨耐腐蚀、强度较高的泡沫微晶玻璃，该种泡沫微晶玻璃可以具有不同的颜色，且可根据实际需要切割加工成不同的形状。
[0010]为了达到上述目的，本发明通过以下具体的方案来实现。
[0011]首先制备基础玻璃，然后将基础玻璃粉碎与发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂混合均匀，装入模具中成型，成型后素坯和模具送入窑炉中烧成，得到泡沫微晶玻璃，具体步骤如下:
[0012](I)基础玻璃制备
[0013]①配料:将冷态硅渣和各种辅料粉碎，然后过40目筛，各种辅料是指添加剂和助熔澄清剂；按照成分配比精确称量占原材料总重量50.0-76.0wt%的硅渣，占原材料总重量20.0-27.0被％的添加剂，占原材料总重量5.0-8.0wt %的助熔澄清剂，其中添加剂为 Si02、CaCO3> Na2C03、CaF2, ZnO, A1203、BaCO3> K2CO3> MgO, NaNO3 中的三种或三种以上或全部，它们之间的重量比是 0-38:13-50:0-20:0-15:0.5-6:0.5-5.5:0-6:0-14:0-2:0-7 ；助熔清剂为Ce02、Na2O, NH4NO3和Na2SO4中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是0-4:0-7:2-5:0-15。各种原材料投入混料机或搅拌器，另外加入原材料总重量1.0-6.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料。
[0014]或者将各种辅料粉碎，然后过40目筛，各种辅料是指添加剂和助熔澄清剂，按照成分配比精确称量占总重量20.0-27.0被％的添加剂，占总重量5.0-8.0wt %的助熔澄清剂。其中添加剂为 Si02、CaCO3> Na2CO3' CaF2' Zn。、Al2O3' BaCO3> K2CO3> Mg。、NaNO3 中的三种或三种以上或全部，它们之间的重量比是0-38:13-50:0-20:0-15:0.5-6:0.5-5.5:0-6:0-14:0-2:0-7。助熔澄清剂为CeO2、Na2CKNH4NO3和Na2SO4中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是0-4:0-7:2-5:0-15。将各种辅料投入混料机或搅拌器，另外加入各种辅料总重量1.0-6.0%的水，搅拌均匀，形成均匀的辅料配合料。
[0015]冶硅废渣的化学成分是16.0-18.0%Na20、81.0-83.0%Si02、0.1-0.2%A1203,
0.2-0.3%Ca0、0.3-0.4%Fe203、其它余量。
[0016]此外，基础玻璃的原材料的添加剂还可由含有Si02、CaO、Na2O, CaF2, ZnO, A1203、BaO, K2O, MgO的矿物、化工原料、尾矿(煤矸石、铁矿尾砂)、废渣(高炉渣、磷渣、硼泥)提供。
[0017]②熔化:将基础玻璃配合料在1450_1560°C范围内熔化1.0-6.0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1500°C范围内保温1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体。
[0018]或者将辅料配合料投入到占总重量50.0-76.0wt %的高温热态冶硅废渣中，在1450-1560 °C范围内熔化2.0-4.0h,制成玻璃熔液，然后在1350-1500 °C范围内保温
1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体。
[0019]③冷却:玻璃液通过压延形成基础玻璃板；或将澄清的玻璃液浇注到在预热的钢制模具中成型，得到基础玻璃块；或将玻璃液直接水淬后干燥，得到基础玻璃粒料。
[0020]④制粉:将基础玻璃板(块、粒料)粉碎、球磨，得到基础玻璃粉料。[0021](2)冶硅废渣泡沫微晶玻璃的制备
[0022]首先，按照泡沫微晶玻璃的原材料配比精确称量基础玻璃粉料、发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂，基础玻璃占总重量的85.0-90.0%，发泡剂占总重量的3.0-10.0%，稳泡剂占总重量的2.0-6.0%，调节成分占总重量的0-5.0%，着色剂占总重量的0-2.0%。其中发泡剂为SiC、碳粉(C)、碳酸钙(CaC03)、MnO2, Fe2O3中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是2-5:0-3:0-2:0-3:0-1。稳泡剂为磷酸钠、磷酸、磷酸二氢钠、磷酸镁中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是1-6:0-2:0-3:0-4。调节成分为硼砂、硼酸、硝酸钠、氟硅酸钠、碳酸钠、碳酸镁中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是2-5:0-3:0-2:0-5:0-3:0_2。着色剂可以根据实际需要的颜色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、N1、Ti等着色离子的着色剂。
[0023]然后，将原材料混合球磨至180目以下，达到均匀混合，形成微晶泡沫玻璃原料待用。
[0024](3)成型
[0025]首先，把脱模剂(氧化铝和水玻璃按1-3:1-5混合)刷涂在耐热模具表面，然后，将混合好的微晶泡沫玻璃原料装入模具中成型，使坯体的体积密度为0.5-1.0g/cm3。
[0026](4)烧成
[0027]首先，将坯体和模具一起送入窑炉，以8_20°C /min的升温速度，升温至850-1200°C，保温10-30min，再降温至600°C以下保温0-4.0h，形成泡沫玻璃；然后，以10-200C /min的升温速度升温至700_800°C，保温2.0-6.0h核化，再以5_15°C /min的升温速度，升温至800-900°C，保温2.0-4.0h晶化，得到泡沫微晶玻璃。
[0028]或者将坯体和模具一起送入窑炉，以5-10°C /min的升温速度，升温至850-1IOO0C，保温30-45min，再降温至600°C以下保温0-4.0h,得到泡沫微晶玻璃。
[0029]所述冶硅废渣泡沫微晶玻璃的外形是板状或圆筒形或弯曲形，或根据实际需要加工的任何其它形状。
[0030]本发明的有益效果和优点在于:
[0031](I)能够有效地资源化综合利用冶硅废渣
[0032]本发明以冶硅废渣为主要原料生产高附加值的泡沫微晶玻璃，冶硅废渣在泡沫微晶玻璃的基础玻璃原材料中的掺量可在50.0-76.0wt.%范围内调节，不仅可以降低泡沫微晶玻璃的生产成本，还可以减轻工业固体废弃物对环境的污染。
[0033](2)泡沫微晶玻璃优异的物理力学性能及化学稳定性重量轻、保温效果好
[0034]泡沫微晶玻璃内部结构以闭合型气泡为主，平均泡径0.2-2.0mm，密度≤0.8g/cm3,隔热保温性能优良，导热系数≤0.llff/m.K。机械强度高、抗磨耐腐蚀。
[0035]泡沫微晶玻璃抗压强度≥10.0MPa，弯曲强度≥2.0MPa,耐磨性≤2.3 X 10Vcm2，耐酸碱腐蚀(耐酸性k ≤0.05%，耐碱性k ≤0.03%)。可切削加工性能优良。
[0036]泡沫微晶玻璃可根据实际需要，切割加工成不同规格和形状。
[0037](3)热态冶硅废渣和冷态冶硅废渣资源化利用工艺
[0038]本发明不仅提供利用冷态冶硅废渣生产泡沫微晶玻璃的工艺，还结合高温热态冶硅废渣的实际排放过程，提供一种直接利用高温熔融态冶硅废渣生产泡沫微晶玻璃的工艺。[0039](4)泡沫微晶玻璃一次烧成工艺
[0040]本发明可经过一次烧成，完成泡沫微晶玻璃的熔融、发泡、晶化、退火等过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是本发明冷态冶硅废渣基础玻璃的制备工艺；
[0042]图2是本发明热态冶硅废渣基础玻璃的制备工艺；
[0043]图3是本发明的泡沫微晶玻璃的制备工艺。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。而且本发明通过下面实施例，本领域技术人员是能够完全实现本发明权利要求记载的所有内容的。
[0045]实施例1
[0046](I)基础玻璃的制备
[0047]将冷态硅渣和各种辅料粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量76.0千克冷态硅渣，14.8千克碳酸钙，10.2千克氟化钙，2.5千克氧化锌，1.3千克三氧化二铝，2.0千克硝酸铵，0.5千克硫酸钠。各种原材料投入混料机或搅拌器，另外加入原材料总重量
5.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料。将基础玻璃配合料在1470-1485°C范围内熔化
2.5-3.5h，制成玻璃熔液，然后在1350-1370°C范围内保温1.0-3.0h,均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体(如图1所示)。
[0048]或者将各种辅料粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量14.8千克碳酸钙，
10.2千克氟化钙，2.5千克氧化锌，1.3千克三氧化二铝，2.0千克硝酸铵，0.5千克硫酸钠。各种辅料投入混料机或搅拌器，另外加入辅料总重量5.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料辅料，将基础玻璃配合料辅料加入到76.0千克高温热态硅渣中。在1460-1480°C范围内熔化2.0-3.0h,制成玻璃熔液，然后在1350-1370°C范围内保温1.0-3.0h,均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体(如图2所示)。
[0049]玻璃液通过压延形成基础玻璃板；或将澄清的玻璃液浇注到在预热的钢制模具中成型，得到基础玻璃块；或将玻璃液直接水淬后干燥，得到基础玻璃粒料。将基础玻璃板(块、粒料)粉碎、球磨，得到基础玻璃粉料。
[0050](2)冶硅废渣泡沫微晶玻璃的制备(如图3所示)
[0051]首先，按照泡沫微晶玻璃的原材料配比，精确称量85.0%基础玻璃粉料、6.0%发泡剂、4.0%稳泡剂、4.0%调节成分和1.0%着色剂。其中发泡剂为SiC、碳粉(C)、Mn02、Fe203，它们之间的重量比是5:1:2:1。稳泡剂为磷酸钠、磷酸镁，它们之间的重量比是4:1。调节成分为硼砂、硼酸，它们之间的重量比是3:1。着色剂可以根据实际需要的颜色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、N1、Ti等着色离子的着色剂。
[0052]然后，将原材料混合球磨至180目以下，达到均匀混合，形成微晶泡沫玻璃原料待用。
[0053](3)成型
[0054]首先，把脱模剂刷涂在耐热模具表面，然后，将混合好的微晶泡沫玻璃原料装入模具中成型。
[0055](4)烧成
[0056]首先，将坯体和模具一起送入窑炉，以15°C /min的升温速度，升温至1080°C，保温20min，再降温至500°C以下保温3.0h，形成泡沫玻璃；然后，以15°C /min的升温速度升温至725°C，保温4.0h核化，再以8°C /min的升温速度，升温至835°C，保温2.0h晶化，得到泡沫微晶玻璃。
[0057]该泡沫微晶玻璃的密度为0.70g/cm3,平均泡径0.9mm,导热系数0.08ff/m -K,抗压强度12MPa，弯曲强度2.2MPa，耐酸性k=0.05%,耐碱性k=0.03%。
[0058]实施例2
[0059](I)基础玻璃的制备
[0060]将冷态硅渣和各种辅料粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量50.0千克冷态硅渣，21.0千克石英砂，14.5千克碳酸钙，10.2千克氟化钙，8.0千克碳酸钾，3.0千克氧化锌，1.4千克三氧化二铝，2.2千克硝酸铵，0.3千克硫酸钠。各种原材料投入混料机或搅拌器，另外加入原材料总重量5.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料。将基础玻璃配合料在1450-1460°C范围内熔化2.5-3.0h，制成玻璃熔液，然后在1350_1370°C范围内保温
1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体(如图1所示)。
[0061]或者将各种辅料粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量14.5千克碳酸钙，21.0千克石英砂，10.2千 克氟化钙,8.0千克碳酸钾,3.0千克氧化锌,1.4千克三氧化二铝，2.2千克硝酸铵，0.3千克硫酸钠。各种辅料投入混料机或搅拌器，另外加入辅料总重量5.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料辅料，将基础玻璃配合料辅料加入到76.0千克高温热态硅渣中。在1450-1460°C范围内熔化2.5-3.0h,制成玻璃熔液，然后在1350-1370°C范围内保温1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体(如图2所示)。
[0062]玻璃液通过压延形成基础玻璃板；或将澄清的玻璃液浇注到在预热的钢制模具中成型，得到基础玻璃块；或将玻璃液直接水淬后干燥，得到基础玻璃粒料。将基础玻璃板(块、粒料)粉碎、球磨，得到基础玻璃粉料。
[0063](2)冶硅废渣泡沫微晶玻璃的制备(如图3所示)
[0064]首先，按照微晶多孔(泡沫)玻璃的原材料配比，精确称量87.0%基础玻璃粉料、
5.0%发泡剂、5.0%稳泡剂、2.5%调节成分和0.5%着色剂。其中发泡剂为SiC、碳粉(C)、Mn02，它们之间的重量比是5:1:1。稳泡剂为磷酸钠、磷酸镁，它们之间的重量比是5:1。调节成分为硼砂、硼酸、氟硅酸钠，它们之间的重量比是4:2:1。着色剂可以根据实际需要的颜色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、N1、Ti等着色离子的着色剂。
[0065]然后，将原材料混合球磨至180目以下，达到均匀混合，形成微晶泡沫玻璃原料待用。
[0066](3)成型
[0067]首先，把脱模剂刷涂在耐热模具表面，然后，将混合好的微晶泡沫玻璃原料装入模具中成型。
[0068](4)烧成
[0069]首先，将坯体和模具一起送入窑炉，以15°C /min的升温速度，升温至1050°C，保温15min,再降温至500°C以下保温4.0h,形成泡沫玻璃；然后，以15°C /min的升温速度升温至735°C，保温3.5h核化，再以5°C /min的升温速度，升温至840°C，保温2.0h晶化，得到泡沫微晶玻璃。
[0070]该泡沫微晶玻璃的密度为0.63g/cm3,平均泡径1.7mm,导热系数0.072ff/m.K，抗压强度10.3MPa，弯曲强度3.0MPa,耐酸性k=0.04%,耐碱性k=0.03%
[0071]实施例3
[0072](1)基础玻璃的制备
[0073]将冷态硅渣和各种辅料粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量60.0千克冷态硅渣，12.0千克石英砂，14.8千克碳酸钙，10.2千克氟化钙，5.0千克碳酸钾，3.0千克氧化锌，1.3千克三氧化二铝，2.0千克硝酸铵，0.5千克硫酸钠。各种原材料投入混料机或搅拌器，另外加入原材料总重量5.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料。将基础玻璃配合料在1470-1480°C范围内熔化2.0-3.0h，制成玻璃熔液，然后在1350_1370°C范围内保温
1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体(如图1所示)。
[0074]或者将各种辅料粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量12.0千克石英砂，14.8千克碳酸钙，10.2千克氟化钙，5.0千克碳酸钾，3.0千克氧化锌，1.3千克三氧化二铝，2.0千克硝酸铵，0.5千克硫酸钠。各种辅料投入混料机或搅拌器，另外加入辅料总重量5.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料辅料，将基础玻璃配合料辅料加入到76.0千克高温热态硅渣中。在1470-1480°C范围内熔化2.0-3.0h,制成玻璃熔液，然后在1350-1370°C范围内保温1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体(如图2所示)。
[0075]玻璃液通过压延形成基础玻璃板；或将澄清的玻璃液浇注到在预热的钢制模具中成型，得到基础玻璃块；或将玻璃液直接水淬后干燥，得到基础玻璃粒料。将基础玻璃板(块、粒料)粉碎、球磨，得到基础玻璃粉料。
[0076](2)冶硅废渣泡沫微晶玻璃的制备(如图3所示)
[0077]首先，按照冶硅废渣泡沫微晶玻璃的制备的原材料配比，精确称量90.0%基础玻璃粉料、4.0%发泡剂、3.0%稳泡剂、2.7%调节成分和0.3%着色剂。其中发泡剂为SiCJ^粉(C)、碳酸钙(CaCO3),它们之间的重量比是5:1:1。稳泡剂为磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸镁，它们之间的重量比是4:1:1。调节成分为硼砂、硝酸钠、氟硅酸钠，它们之间的重量比是5:1:3。着色剂可以根据实际需要的颜色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、N1、Ti等着色离子的着色剂。
[0078]然后，将原材料混合球磨至180目以下，达到均匀混合，形成微晶泡沫玻璃原料待用。
[0079](3)成型
[0080]首先，把脱模剂刷涂在耐热模具表面，然后，将混合好的微晶泡沫玻璃原料装入模具中成型。
[0081](4)烧成
[0082]首先，将坯体和模具一起送入窑炉，以18°C /min的升温速度，升温至1020°C，保温20min，再降温至500°C以下保温3.0h，形成泡沫玻璃；然后，以10°C /min的升温速度升温至750°C，保温3.0h核化，再以7°C /min的升温速度，升温至875°C，保温2.0h晶化，得到泡沫微晶玻璃。
[0083]该微晶多孔(泡沫)玻璃管体的密为0.66g/cm3，平均泡径1.2mm,导热系数0.075W/m.K，抗压强度11.2MPa，弯曲强度2.8MPa，耐酸性k=0.04%,耐碱性k=0.025%。
[0084]总之，本发明的泡沫微晶玻璃质轻、保温、抗磨、耐酸碱腐蚀、具有良好的切削加工性能，可广泛应用于化工、冶金、建筑装饰、石油、矿山、机械等领域的管道、储罐、换热系统的隔热保温，及特殊条件下工作的复合隔热系统及隔音吸声系统。
[0085]需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。[0086]以上所述，仅为本发明部分【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:由基础玻璃、发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂组成，其中基础玻璃占总重量的85.0-90.0%，发泡剂占总重量的3.0-10.0%，稳泡剂占总重量的2.0-6.0%，调节成分占总重量的0-5.0%，着色剂占总重量的0-2.0%。
2.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述基础玻璃的原材料由冶硅废渣、添加剂和助熔澄清剂组成，其中冶硅废渣占总重量的50.0-76.0%，添加剂占总重量的20.0-27.0%，助熔澄清剂占总重量的5.0-8.0% ;所述添加剂为Si02、CaCO3>Na2C03、CaF2, ZnO, A1203、BaCO3> K2CO3> MgO, NaNO3中的三种或三种以上或全部，它们之间的重量比是 0-38:13-50:0-20:0-15:0.5-6:0.5-5.5:0-6:0-14:0—2:0-7 ;所述助熔澄清剂为CeO2,Na2O,NH4NO3和Na2SO4中的一种或一种以上，它们之间的重量比是0_4:0-7:2-5:0_15。
3.根据权利要求2所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述冶硅废渣的化学成分是 16.0-18.0%Na20、81.0-83.0%Si02、0.1-0.2%Α1203，0.2-0.3%Ca0、0.3-0.4%Fe203、其它成分为余量。
4.根据权利要求2所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述添加剂还可以由含有Si02、CaO、Na2O, CaF2, ZnO, A1203、BaO, K2O, MgO的矿物、化工原料、尾矿、废渣提供；所述尾矿包括煤矸石或铁矿尾砂；所述废渣包括高炉渣、磷渣或硼泥。
5.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述发泡剂为SiCj^粉(C)、碳酸钙(CaC03)、Mn02、Fe203中的一种或一种以上或全部；当为全部时，它们之间的重量比是 2-5:0-3:0-2:0-3:0-1。
6.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于，稳泡剂为磷酸钠、磷酸、磷酸二氢钠、磷酸镁中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是.1-6:0-2:0-3:0-4。
7.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述调节成分为硼砂、硼酸、硝酸钠、氟硅酸钠、碳酸钠或碳酸镁中的一种或一种以上或全部，它们之间的重量比是 2-5:0-3:0-2:0-5:0-3:0-2。
8.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:根据实际需要的颜色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、N1、Ti着色离子的着色剂制成不同颜色的泡沫微晶玻璃。
9.根据权利要求1所述的冶硅废渣泡沫微晶玻璃，其特征在于:所述冶硅废渣泡沫微晶玻璃的造型是板状或圆筒形或弯曲形，或根据实际需要加工的任何其它形状。
10.一种冶硅废渣泡沫微晶玻璃的制备方法，其特征在于:首先制备基础玻璃，然后将基础玻璃粉碎与发泡剂、稳泡剂、调节成分和着色剂混合均匀，装入模具中送入窑炉中烧成，得到泡沫微晶玻璃，具体步骤如下: (I)基础玻璃制备 ①配料:将冷态硅渣、添加剂和助熔澄清剂粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量占原材料总重量50.0-76.0wt %的硅渣，占原材料总重量20.0-27.0被％的添加剂，占原材料总重量5.0-8.0wt %的助熔澄清剂，各种原材料投入混料机或搅拌器，另外加入原材料总重量1.0-6.0%的水，搅拌均匀，制成基础玻璃配合料； 或者将添加剂和助熔澄清剂粉碎，然后过40目筛，按照成分配比精确称量占总重量.20.0-27.0wt%的添加剂，占总重量5.0-8.0wt %的助熔澄清剂；将添加剂与助熔澄清剂充分混合，形成均匀的辅料配合料；②熔化:将基础玻璃配合料在1450-1560°C范围内熔化1.0-6.0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1500°C范围内保温1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体； 或者将辅料配合料投入到占总重量50.0-76.0wt %的高温热态冶硅废渣中，在1460-1560°C范围内熔化2.0-4.0h，制成玻璃熔液，然后在1350_1500°C范围内保温1.0-3.0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融态的高温玻璃熔体； ③冷却:玻璃液通过压延形成基础玻璃板；或将澄清的玻璃液浇注到在预热的钢制模具中成型，得到基础玻璃块；或将玻璃液直接水淬后干燥，得到基础玻璃粒料； ④粉料:将基础玻璃板或基础玻璃块或基础玻璃粒料)粉碎、球磨，得到基础玻璃粉料； (2) 冶硅废渣泡沫微晶玻璃制备 首先，按照冶硅废渣泡沫微晶玻璃的原材料配比精确称量基础玻璃粉料、发泡剂、稳泡剂和调节成分；然后，将它们混合球磨至180目以下，达到均匀混合，形成泡沫微晶玻璃原料待用； (3)成型 首先，把脱模剂即氧化铝和水玻璃按一定比例混合刷涂在耐热模具表面，然后，将混合好的微晶泡沫玻璃原料装入模具中成型，使坯体的体积密度为0.5-1.0g/cm3 ； (4)烧成 首先，将坯体和模具一起送入窑炉，以8-20°C /min的升温速度，升温至850-1200°C，保温10-30min，再降温至600°C以下保温0-4.0h，形成泡沫玻璃；然后，以10_20°C /min的升温速度升温至700-800°C，保温2.0-6.0h核化，再以5_15°C /min的升温速度，升温至800-900°C，保温2.0-4.0h晶化，得到泡沫微晶玻璃； 或者将坯体和模具一起送入窑炉，以5-10°C /min的升温速度，升温至850-1100°C，保温30-45min，再降温至600°C以下保温0-4.0h,得到泡沫微晶玻璃。
【文档编号】C03C10/00GK103539360SQ201310377590
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】曹建尉, 王志, 赵庆朝 申请人:中国科学院过程工程研究所