本发明属于微晶玻璃制备领域，并且更具体地，涉及一种用高碳铬铁渣制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法。
背景技术：
以铬铁矿为原料，采用矿热炉生产高碳铬铁时会排放高碳铬铁渣，其在潮湿、氧气存在的条件下，部分3价Cr有被氧化为6价Cr的可能，在长期雨水冲刷的条件下，可溶性的Cr6+形成的有毒废水会对土壤、地下水及江河湖海造成严重污染，因此对高碳铬铁渣进行无害化资源化利用是我国环保工作面临的重要问题。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明对高碳铬铁渣进行无害化资源利用，将高碳铬铁渣中的Cr“牢牢固定”在材料中，使之不易被氧化，同时材料的性能要好，在机械力、酸碱腐蚀等条件下，Cr都不会被溶出。
高碳铬铁渣中含有的大量MgO、Al2O3与SiO2，是制备MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃的主要原料。堇青石微晶玻璃中，Cr2O3可作为堇青石晶粒的形核剂，大量堇青石晶粒及玻璃相把Cr紧密包裹，可以起到极佳的固定作用。堇青石微晶玻璃具有低的热膨胀系数、优良的力学性能和良好的电绝缘性能性、具有广阔的市场前景和极高的经济价值。目前并没有以高碳铬铁渣为原料制备堇青石微晶玻璃的技术研究。
本发明提出以高碳铬铁渣为主要原料，利用高碳铬铁渣中的MgO、Al2O3与SiO2作为主要化学成分，高碳铬铁渣中的Cr2O3作为主要的晶核剂，制备堇青石微晶玻璃的方法。
根据本发明的一方面，提供一种用高碳铬铁渣制备堇青石微晶玻璃的方法，包括以下步骤：
1)将高碳铬铁渣、石英砂和高铝矾土按配比混匀磨矿，得到矿粉混合物；
2)将步骤1)中的混合物放入硅钼棒高温炉中，在非氧化性气氛下加热混合物熔融并澄清，得到熔融态混合物；
3)将步骤2)中的熔融态混合物浇注入预热的模具中成型得到基础玻璃；
4)将步骤3)中得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。
根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中矿粉混合物的各组分配比为：高碳铬铁渣43-50重量份，石英砂40-43重量份，高铝矾土10-14重量份。
根据本发明的一个实施例，高碳铬铁渣包括以下配比的组分：MgO24-40重量份，Al2O3 16-25重量份，SiO2 32-38重量份，CaO 0.3-0.5重量份，Fe2O3 3-8重量份，Cr2O3 6-8重量份。
根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中将高碳铬铁渣、石英砂和高铝矾土混匀磨矿使所述混合物中粒度小于规定值的颗粒占总颗粒数的90％以上。
根据本发明的一个实施例，规定值为74微米。
根据本发明的一个实施例，其中步骤2)中熔融温度为1400℃-1500℃。
根据本发明的一个实施例，其中步骤2)中进行加热的时间为2h-3h。
根据本发明的一个实施例，其中步骤3)中的模具预热温度为700℃-900℃。
根据本发明的一个实施例，以高碳铬铁渣中的Cr2O3为晶核剂进行步骤4)中的核化与晶化。
根据本发明的另一方面，还提供一种采用上述用高碳铬铁渣制备堇青石微晶玻璃的方法生产的堇青石微晶玻璃。
通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：
本发明利用高碳铬铁渣中的全部化学成分，MgO、Al2O3、SiO2与Cr2O3等分别作为微晶玻璃的主要化学成分及晶核剂，高碳铬铁渣中的Cr因作为晶核剂被牢牢固定，制备的堇青石微晶玻璃力学性能好、抗磨性好、耐酸碱腐蚀，具有较高的经济效益，其中的Cr具有极高的稳定性，不会进入环境造成环境污染，该方法工艺流程短，原料廉价，产品可大规模推广应用，既解决高碳铬铁渣的环境污染问题，又创造较高的经济效益。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的用高碳铬铁渣制备堇青石微晶玻璃的方法的流程示意图。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
本发明提供一种利用高碳铬铁渣为主要原料合成微晶玻璃的方法，高碳铬铁渣的主要化学成分为MgO、Al2O3、SiO2，另有少量的CaO、Cr2O3、Fe2O3等。以高碳铬铁渣为原料合成堇青石微晶玻璃，高碳铬铁渣中的MgO、Al2O3、SiO2是主要原料，Cr2O3是主要的晶核剂；高碳铬铁渣中的SiO2及Al2O3含量相对堇青石微晶玻璃较低，因此引入少量石英砂与高铝矾土来调整原料的化学成分，以适应微晶玻璃的配方要求。
以高碳铬铁渣、石英砂与高铝矾土为原料合成微晶玻璃，主要工艺流程如图1所示，具体步骤包括：
1)将高碳铬铁渣、石英砂和高铝矾土按配比混匀磨矿，得到矿粉混合物；
2)将步骤1)中的混合物放入硅钼棒高温炉中，在非氧化性气氛下加热所述混合物熔融并澄清，得到熔融态混合物；
3)将步骤2)中的熔融态混合物浇注入预热的模具中成型得到基础玻璃；
4)将步骤3)中得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。
其中：
步骤1)中矿粉混合物的各组分配比为：高碳铬铁渣43-50重量份，石英砂40-43重量份，高铝矾土10-14重量份，其中高碳铬铁渣包括以下配比的组分：MgO 24-40重量份，Al2O3 16-25重量份，SiO2 32-38重量份，CaO 0.3-0.5重量份，Fe2O3 3-8重量份，Cr2O3 6-8重量份；
步骤1)中将高碳铬铁渣、石英砂和高铝矾土混匀磨矿使混合物中粒度小于74微米的颗粒占总颗粒数的90％以上；
步骤2)中熔融温度为1400℃-1500℃，步骤2)中进行加热的时间为2h-3h；
步骤3)中的模具预热温度为700℃-900℃；
以高碳铬铁渣中的Cr2O3为晶核剂进行步骤4)中的核化与晶化。
下面参照具体实施例，对本发明进行说明。
实施例一
选用四川某铁合金厂的高碳铬铁渣，其含有以下配比的组分：MgO 25.43重量份，Al2O3 23.88重量份，SiO2 35.54重量份，CaO 0.33重量份，Fe2O3 5.95重量份，Cr2O3 7.64重量份；选用河北石英砂与高铝矾土。
将上述50重量份的高碳铬铁渣、40重量份的石英砂和10重量份的高铝矾土混匀磨矿，得到矿粉混合物，其中混匀磨矿使混合物中粒度小于74微米的颗粒占总颗粒数的90％以上。然后将上述混合物放入硅钼棒高温炉中，升温至1500℃在非氧化性气氛下加热混合物熔融2h并澄清，得到熔融态混合物。接着将得到熔融态混合物浇注入800℃预热的模具中成型得到基础玻璃。最后将得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。
实施例二
选用吉林某铁合金厂的高碳铬铁渣，其含有以下配比的组分：MgO 40重量份，Al2O316重量份，SiO2 32重量份，CaO 0.3重量份，Fe2O3 3重量份，Cr2O3 6重量份；选用河北石英砂与高铝矾土。
将上述43重量份的高碳铬铁渣、43重量份的石英砂和14重量份的高铝矾土混匀磨矿，得到矿粉混合物，其中混匀磨矿使所述混合物中粒度小于74微米的颗粒占总颗粒数的90％以上。然后将上述混合物放入硅钼棒高温炉中，升温至1500℃在非氧化性气氛下加热混合物熔融2.5h并澄清，得到熔融态混合物。接着将得到熔融态混合物浇注入800℃预热的模具中成型得到基础玻璃。最后将得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。
实施例三
选用四川某铁合金厂的高碳铬铁渣，其含有以下配比的组分：MgO 24重量份，Al2O324重量份，SiO2 38重量份，CaO 0.4重量份，Fe2O3 8重量份，Cr2O3 8重量份；选用河北石英砂与高铝矾土。
将上述45重量份的高碳铬铁渣、42重量份的石英砂和12重量份的高铝矾土混匀磨矿，得到矿粉混合物，其中混匀磨矿使所述混合物中粒度小于74微米的颗粒占总颗粒数的90％以上。然后将上述混合物放入硅钼棒高温炉中，升温至1450℃在非氧化性气氛下加热混合物熔融3h并澄清，得到熔融态混合物。接着将得到熔融态混合物浇注入700℃预热的模具中成型得到基础玻璃。最后将得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。
实施例四
选用四川某铁合金厂的高碳铬铁渣，其含有以下配比的组分：MgO 30重量份，Al2O325重量份，SiO2 35重量份，CaO 0.5重量份，Fe2O3 6重量份，Cr2O3 7重量份；选用河北石英砂与高铝矾土。
将上述50重量份的高碳铬铁渣、40重量份的石英砂和11重量份的高铝矾土混匀磨矿，得到矿粉混合物，其中混匀磨矿使所述混合物中粒度小于74微米的颗粒占总颗粒数的90％以上。然后将上述混合物放入硅钼棒高温炉中，升温至1400℃在非氧化性气氛下加热混合物熔融3h并澄清，得到熔融态混合物。接着将得到熔融态混合物浇注入900℃预热的模具中成型得到基础玻璃。最后将得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。
实施例五
其中选用吉林某铁合金厂的高碳铬铁渣，其含有以下配比的组分：MgO 40重量份，Al2O3 16重量份，SiO2 38重量份，CaO 0.45重量份，Fe2O3 5重量份，Cr2O3 8重量份；选用河北石英砂与高铝矾土。
将上述44重量份的高碳铬铁渣、43重量份的石英砂和14重量份的高铝矾土混匀磨矿，得到矿粉混合物，其中混匀磨矿使所述混合物中粒度小于74微米的颗粒占总颗粒数的90％以上。然后将上述混合物放入硅钼棒高温炉中，升温至1500℃在非氧化性气氛下加热混合物熔融2h并澄清，得到熔融态混合物。接着将得到熔融态混合物浇注入850℃预热的模具中成型得到基础玻璃。最后将得到的基础玻璃依次进行退火、核化和晶化处理，得到堇青石微晶玻璃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。