本發(fā)明涉及一種多孔微晶玻璃，特別是涉及一種多孔稀土礦渣微晶玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
：多孔微晶玻璃是由非晶態(tài)無機(jī)材料經(jīng)過控制熱處理制度燒制而成，并含有一定孔隙的微晶結(jié)構(gòu)的新型材料。其性能是由孔隙和晶相、玻璃相的化學(xué)組成以及它們的結(jié)構(gòu)、分布和所占比例多少決定的。近年來隨著多孔材料在過濾器、催化載體和氣體傳感器等方面的廣泛應(yīng)用開發(fā)新型多孔材料的研究非?；钴S，其中多孔微晶玻璃因其特殊的制備工藝和優(yōu)良的性能受到人們的關(guān)注。包頭白云鄂博礦是一個以鐵、錠、稀土為主的多元素共生礦,在生產(chǎn)過程中,鐵礦石經(jīng)選礦、冶煉,其中的一部分稀土元素富集于高爐渣中,使得高爐渣的化學(xué)組成和礦物組成有其特殊性。其爐渣中除含有CaO、MgO、Al2O3、SiO2等常見氧化物外，同時含有額的CaF2、RExOy、TiO2等特殊組分是制備稀土微晶玻璃的有效晶核劑和晶粒細(xì)化劑。不銹鋼渣是含有大量貴金屬鉻的固體廢棄物，且隨著不銹鋼產(chǎn)量的增加而不斷增加，回收其中的金屬鉻，成本太高，而且效果不理想。而不銹鋼渣中含有的鉻氧化物是微晶玻璃的有效晶核劑，其含有的CaO、MgO、Al2O3、SiO2也是微晶玻璃的基礎(chǔ)成分。因此，利用包鋼高爐渣、不銹鋼渣制備微晶玻璃，不僅產(chǎn)品附加值高，效益顯著，同時對于鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展具有積極意義。多孔稀土礦渣微晶玻璃是在以金屬尾礦、冶煉渣、粉煤灰等大宗固體廢棄物為原料的基礎(chǔ)上，加入造孔劑、晶核劑、助融劑等輔助添加劑，經(jīng)過預(yù)熱、燒結(jié)、造孔、退火、晶化、冷卻等工藝制備而成新型多孔無機(jī)非金屬材料。是一種氣相、固相混合結(jié)構(gòu)。玻晶交織的結(jié)構(gòu)在提供給多孔微晶玻璃優(yōu)良力學(xué)性能的同時，大量開孔結(jié)構(gòu)使其具有諸如過濾、滲水、降噪等性能，因此可用作石油、化工、食品、制藥、污水處理、催化載體、吸聲建筑材料等領(lǐng)域，用途十分廣泛。一般的微晶玻璃燒制過程，采用調(diào)整燒結(jié)溫度和時間的方法來控制燒結(jié)制品的氣孔率和強(qiáng)度，但對于多孔微晶玻璃燒結(jié)溫度太高會使部分氣孔封閉或消失，燒結(jié)溫度太低，則制品的強(qiáng)度低，無法兼顧氣孔率和強(qiáng)度，而采用造孔劑工藝可以避免這些缺點(diǎn)，使燒結(jié)制品既具有高的氣孔率，又具有很好的強(qiáng)度。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種利用包鋼高爐渣、不銹鋼渣、金屬尾礦、粉煤灰等工業(yè)固體廢棄物制造多孔稀土礦渣微晶玻璃的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多孔稀土礦渣微晶玻璃，其特征在于：包括以下重量份計的原料制備而成：包鋼高爐渣5-25份、不銹鋼渣3-25份、金屬尾礦30-60份、粉煤灰15-30份、石英砂10-30份、硼砂2-6份、碳酸鈉3-10份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述包鋼高爐渣含量為5-25份。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，制備原理還包括基礎(chǔ)玻璃，所述基礎(chǔ)玻璃化學(xué)組成范圍為：SiO230-60％，CaO10-20％，Al2O35-20％，MgO2-7％，F(xiàn)e2O3+FeO5-12％，REO0.1-1％，R2O2-8％，Cr2O30.1-0.8％。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的金屬尾礦為鐵尾礦、金尾礦、鉬尾礦、銅尾礦、錫尾礦、鋅尾礦、釩鈦尾礦、鈦鐵尾礦中的一種或多種的混合物。本發(fā)明還提供了一種一種多孔稀土礦渣微晶玻璃的制備方法，其工藝步驟如下：⑴水淬玻璃顆粒的制備：將原料放入混料機(jī)混合，將混合均勻的原料布入電熔窯中熔化，將熔制好的玻璃液迅速傾入冷水中，得到水淬的玻璃顆粒；所述原料包含包鋼高爐渣5-25份、不銹鋼渣3-25份、金屬尾礦30-60份、粉煤灰15-30份、石英砂10-30份、硼砂2-6份、碳酸鈉3-10份；⑵混合料的制備：將步驟⑴水淬玻璃顆粒、造孔劑與聚乙烯醇在球磨機(jī)中濕磨至粒度100目-300目，然后噴霧干燥造粒；所述造孔劑為硬脂酸或碳酸鈣；其中，水淬玻璃顆粒：硬脂酸：聚乙烯醇加入量以混合料重量份計：100份：20-40份：3-6份，或水淬玻璃顆粒：碳酸鈣：聚乙烯醇加入量以混合料重量份計：100份：50-100份：3-6份；⑶成型：將步驟⑵得到的混合料倒入模具中，以50-100MPa壓制成型，在干燥室內(nèi)100-110℃下干燥24小時，得到生坯；⑷熱處理：將生坯置于隧道窯中，進(jìn)行燒結(jié)工藝，使生坯燒結(jié)晶化。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，基礎(chǔ)玻璃化學(xué)組成范圍為：SiO230-60％，CaO10-20％，Al2O35-20％，MgO2-7％，F(xiàn)e2O3+FeO5-12％，REO0.1-1％，R2O2-8％，Cr2O30.1-0.8％。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的金屬尾礦為鐵尾礦、金尾礦、鉬尾礦、銅尾礦、錫尾礦、鋅尾礦、釩鈦尾礦、鈦鐵尾礦中的一種或多種的混合物。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述燒結(jié)為將干燥后的生坯在隧道窯中，以2-3℃/分的速率升溫至400-550℃，保溫10-30min；然后以5-10℃/min的速率升溫至900-1050℃，保溫10-30min；再以10℃/min的速率降溫至770-850℃，并保溫1-4h，使燒結(jié)材料充分析出所需的主晶相，晶化完成后，燒結(jié)坯體隨爐冷卻至室溫。本發(fā)明帶來了顯著的技術(shù)效果：(1)本發(fā)明包鋼高爐渣和不銹鋼渣中不僅含有制備微晶玻璃所需的主要化學(xué)成分,且富含的稀土、螢石、鉻可作為復(fù)合晶核劑,使微晶更為細(xì)小,從而提高微晶玻璃的機(jī)械性能,同時也使生產(chǎn)的微晶玻璃成本大幅降低。(2)本發(fā)明利用不銹鋼渣、金屬尾礦等工業(yè)固體廢棄物制備高性能多孔礦渣微晶玻璃，在生產(chǎn)多孔礦渣微晶玻璃的同時對不銹鋼渣進(jìn)行無害化處理,使鉻鐵渣得到二次利用,并且由于Cr3+進(jìn)入硅酸鹽晶格中，實現(xiàn)了鉻的固化,大大減少了鉻鐵渣對環(huán)境的污染與危害,實現(xiàn)了對不銹鋼渣的綜合利用。(3)本發(fā)明采用造孔劑工藝制造多孔稀土礦渣微晶玻璃的通過調(diào)整造孔劑的種類、用量及成型壓力，來調(diào)整氣孔率和抗壓強(qiáng)度，制得具有高強(qiáng)度的連通氣孔的多孔稀土礦渣微晶玻璃。(4)本發(fā)明的工藝簡單，水淬玻璃顆粒來自熔融法生產(chǎn)微晶玻璃的包底料，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1為本發(fā)明制備的多孔稀土礦渣微晶玻璃XRD圖譜。圖2為本發(fā)明多孔稀土礦渣微晶玻璃體式顯微鏡照片。圖3為本發(fā)明多孔稀土礦渣微晶玻璃顯微形貌照片。具體實施方式實施例1：一種多孔稀土礦渣微晶玻璃的及其制造方法，其工藝步驟如下：1)按重量百分比稱量包鋼高爐渣15份、不銹鋼渣5份、鐵尾礦30份、粉煤灰26份、石英砂15份、硼砂5份、碳酸鈉4份。放入混料機(jī)進(jìn)行混合15min；得到混合均勻的原料。2)將步驟1)混合均勻的原料布入電熔窯中熔化，熔化溫度為1400℃，將熔制好的玻璃液迅速傾入冷水中，得到水淬的玻璃顆粒。3)按重量百分比稱量100份干燥后的水淬玻璃顆粒，30份硬脂酸，6份聚乙烯醇，加水球磨至粒度100目以下，然后噴霧干燥造粒；4)將造粒后的物料倒入模具中，在壓力為50MPa的狀態(tài)下壓制成型，然后放入干燥室內(nèi)，在110℃的狀態(tài)下干燥24小時，得到生坯。5)將干燥后的生坯放在隧道窯中，以3℃/分的速率升溫至530℃，保溫30min；然后以8℃/min的速率升溫至950℃，保溫10min；再以10℃/min的速率降溫至820℃，并保溫3h，使燒結(jié)材料充分析出所需的主晶相，晶化完成后，燒結(jié)坯體隨爐冷卻至室溫。實施例2：一種多孔稀土礦渣微晶玻璃的及其制造方法，其工藝步驟如下：1)按重量百分比稱量包鋼高爐渣10份、不銹鋼渣15份、金尾礦35份、粉煤灰23份、石英砂10份、硼砂5份、碳酸鈉2份。然后放入混料機(jī)進(jìn)行混合，混合10min；得到混合均勻的原料。2)將步驟1)混合均勻的原料布入電熔窯中熔化，熔化溫度為1450℃，將熔制好的玻璃液迅速傾入冷水中，得到水淬的玻璃顆粒。3)按重量百分比稱量100份水淬玻璃顆粒，60份碳酸鈣，4份的聚乙烯醇，加水球磨至粒度100目以下，然后噴霧干燥造粒；4)將造粒后的物料倒入模具中，在壓力為60MPa的狀態(tài)下壓制成型，然后放入干燥室內(nèi)，在110℃的狀態(tài)下干燥24小時，得到生坯。5)將干燥后的生坯放在隧道窯中，以3℃/分的速率升溫至500℃，保溫20min；然后以10℃/min的速率升溫至1000℃，保溫15min；再以8℃/min的速率降溫至780℃，并保溫4h，使燒結(jié)材料充分析出所需的主晶相，晶化完成后，燒結(jié)坯體隨爐冷卻至室溫。實施例3：一種多孔稀土礦渣微晶玻璃的及其制造方法，其工藝步驟如下：1)按重量百分比稱量包鋼高爐渣8份、不銹鋼渣20份、銅尾礦35份、粉煤灰15份、石英砂17份、硼砂2份、碳酸鈉3份。然后放入混料機(jī)進(jìn)行混合，混合5-15min；得到混合均勻的原料。2)將步驟1)混合均勻的原料布入電熔窯中熔化，熔化溫度為1500℃，將熔制好的玻璃液迅速傾入冷水中，得到水淬的玻璃顆粒。3)按重量百分比稱量100份干燥后的水淬玻璃顆粒，20份硬脂酸，6份的聚乙烯醇，加水球磨至粒度300目以下，然后噴霧干燥造粒；4)將混合造粒后的物料倒入模具中，在壓力為100MPa的狀態(tài)下壓制成型；然后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在110℃的狀態(tài)下鼓風(fēng)干燥20小時，得到生坯。5)將干燥后的生坯放在隧道窯中，以2℃/分的速率升溫至480℃，保溫30min；然后以5℃/min的速率升溫至980℃，保溫30min；再以7℃/min的速率降溫至850℃，并保溫1h，使燒結(jié)材料充分析出所需的主晶相，晶化完成后，燒結(jié)坯體隨爐冷卻至室溫。實施例4：一種多孔稀土礦渣微晶玻璃的及其制造方法，與實施例1基本相同，不同之處在于將鐵尾礦置換為鉬尾礦。實施例5：一種多孔稀土礦渣微晶玻璃的及其制造方法，與實施例2基本相同，不同之處在于將金尾礦置換為錫尾礦。實施例6：一種多孔稀土礦渣微晶玻璃的及其制造方法，與實施例3基本相同，不同之處在于將銅尾礦置換為鉛鋅尾礦。從圖1中可以看出：本發(fā)明制備的多孔稀土礦渣微晶玻璃主晶相均為透輝石相。隨著不銹鋼渣的增加，有第二相鎂鐵鉻尖晶石Mg(Cr，F(xiàn)e)2O4形成，但未改變主晶相的組成。從圖2可以看出，樣品內(nèi)部的微孔非常發(fā)達(dá)，孔的形態(tài)呈不規(guī)則狀態(tài)，以三維交錯的網(wǎng)狀孔道貫穿其中，孔隙的內(nèi)表面凹凸不平，具有很高的比表面積。由圖像3可以看出，透輝石固溶體的晶粒集合體呈枝狀結(jié)構(gòu)。表1-9給出了本發(fā)明中提及原理的組成成分以及本發(fā)明稀土礦渣微晶玻璃的各項性能指標(biāo)，具體如下：表1本發(fā)明實施例性能指標(biāo)表2包鋼高爐渣粉化學(xué)組成(Wt％)表3不銹鋼渣粉化學(xué)組成(wt.％)表4粉煤灰主要化學(xué)成分(wt.％)SiO2Al2O3MgOCaOFe2O3P2O5SO3TiO2Na2OK2O45-5020-252-52-72-70.311.291.10.330.98表5鉬尾礦化學(xué)組成(wt.％)表6銅尾礦化學(xué)組成(wt.％)表7鐵尾礦化學(xué)組成(wt.％)SiO2CaOAl2O3MgONa2OK2OTFeTiO2SP2O565-702-49-101-1.51-24-52～5～1～1～0.2表8金尾礦化學(xué)組成(wt.％)表9鉛鋅尾礦化學(xué)組成(wt.％)SiO2CaOAl2O3MgONa2OK2OTFeZnOPbOCuO65-702-43-101-1.51-2～12～41-2～0.5～0.2當(dāng)前第1頁1 2 3