專利名稱：綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于建筑材料制造領域，具體來說涉及用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法。
背景技術(shù)：
微晶玻璃(Glass-ceramic)，也稱作為玻璃陶瓷，在20世紀50年代末期首次研制成功，是由加有成核劑(個別可不加)的特定組成的基礎玻璃，經(jīng)控制晶化行為而制成的微晶體和玻璃相均勻分布的材料，即在非晶態(tài)的玻璃內(nèi)均勻分布著大量(體積百分比約占95-98％)的隨機取向的微小陶瓷晶體(通常小于10μm)。微晶玻璃不僅具有高致密性、低吸水性，而且具有較低的熱膨脹系數(shù)、較高的機械強度，可廣泛用于建筑、生物、化工、機械等領域。
目前已有許多研究人員開發(fā)采用粉煤灰、黃磷爐渣、冶煉爐渣(鋼渣、鐵渣、鉻渣、鎳渣)等為主要原料生產(chǎn)微晶玻璃裝飾板的技術(shù)，為工業(yè)廢棄物資源化利用工作提供了有力支撐。熔融態(tài)的工業(yè)爐渣的溫度一般有1500℃左右，含有大量的熱量，但由于高溫爐渣出渣不是連續(xù)的，一次渣量比較大，出渣時間短，渣的組成在一定范圍內(nèi)波動，不能滿足微晶玻璃連續(xù)化生產(chǎn)以及精確配料的要求。所以通常采用工業(yè)廢渣生產(chǎn)微晶玻璃時不能有效利用液態(tài)爐渣的顯熱，需要耗費大量的熱能用于廢渣的再次融化過程，造成工業(yè)廢渣生產(chǎn)微晶玻璃的主要成本一直居高不下，接近250元/m2，其中能耗占了200元/m2。中國專利申請?zhí)?1102237.6，公開了一種“工業(yè)熔融爐渣直接制造礦渣微晶玻璃”，提出了直接利用工業(yè)生產(chǎn)中如黃磷爐渣、旋風爐增鈣渣和冶金高溫爐渣等熔融爐渣的方法熔渣不經(jīng)水淬，加入一定量的含有氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂和氧化鈉的原料及晶核劑，經(jīng)過熔融、均化、成型、微晶化及退火等工序而制成產(chǎn)品。據(jù)稱用該方法制造礦渣微晶玻璃，其熱耗只有冷配料法制造礦渣微晶玻璃的40％左右，只有普通硅酸鹽玻璃生產(chǎn)熱耗的20～30％。本領域的技術(shù)人員都清楚熔融爐渣所含顯熱是不足以熔解后添加的氧化硅、氧化鋁、氧化鈣等原料的，該申請卻未說明如何解決此問題。中國專利申請?zhí)?1144185.2，公開了一種“利用電廠液態(tài)渣制備微晶玻璃的工藝方法”，也提到直接利用電廠的熔融液態(tài)渣，經(jīng)保溫、澄清，壓延成型及微晶化處理獲得微晶玻璃制品。不過未提及液態(tài)渣成分變動時如何添加配料以及所添加配料的熔融問題。因而這兩個技術(shù)方案都是不完整的，不能工業(yè)化生產(chǎn)。
黃磷的生產(chǎn)是一個高能耗、高污染的工藝過程，每生產(chǎn)一噸黃磷要排出8～10噸廢渣，溫度達1400～1500℃，該渣屬于高鈣高硅渣，主要化學成分為SiO2、CaO及少量的Al2O3，均為生產(chǎn)微晶玻璃基礎玻璃所需引入的主要化學成分；同時產(chǎn)生2400～2800Nm3尾氣，其主要成分為＞85％的CO以及約5％的H2、CH4，熱值約11MJ/Nm3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供的一種工藝簡單、可靠、穩(wěn)定，成本低廉，能工業(yè)化生產(chǎn)的綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法。
本發(fā)明的綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括如下步驟(1)將溫度為1450～1500℃黃磷熔融爐渣，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析；根據(jù)快速分析結(jié)果，計算出含硅、鋁、鈉+鉀原料的添加量，使物料組分符合SiO2-Al2O3-CaO-K2O+Na2O微晶玻璃組成的要求，即SiO250～60、Al2O36～7、CaO 22～30、K2O+Na2O 3～9，然后將含硅、鋁、鈉+鉀的原料加入熔融爐中；(2)熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)溫度1450℃；(3)控制爐內(nèi)溫度1450℃，保溫2h，使所有物料熔融、均化、澄清；(4)成型，在780～800℃下保溫2h，進行成核處理；然后升溫，在900～950℃下保溫2h，進行晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品上述綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，其中含硅、鋁、鈉的原料包括石英砂、鉀長石、鈉長石、霞石、碳酸鈉等。
上述綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，其中成型方式為直接壓延成型、注模成型或通過水淬、干燥篩分后燒結(jié)成型。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由上述方案可知，首先將熔融態(tài)的黃磷爐渣倒入一熔融爐中，同時進行爐前取樣快速分析，爐頂有序排列的噴嘴將凈化后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)物料溫度在1450℃，根據(jù)快速分析的結(jié)果，加入計算量的含硅、鋁、鈉原料，使物料組分符合SiO2-Al2O3-CaO-K2O+Na2O統(tǒng)微晶玻璃組成的要求，即SiO250～60、Al2O36～7、CaO 22～30、K2O+Na2O 3～9，然后將含硅、鋁、鈉的原料加入熔融爐中；熔融、均化澄清后成型，然后再進行核化、晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品，其工序簡單、可靠、穩(wěn)定。以傳統(tǒng)的碎粒燒結(jié)法為例，熔融均化能耗(重油)達8.5～10.5MJ/kg，核化、晶化過程能耗(液化石油氣)達9.5～11.5MJ/kg，即1t微晶玻璃的綜合能耗約20000MJ；如果一套配料使用60％的黃磷熔融爐渣，則可節(jié)約熔融均化能耗約6000MJ，同時黃磷尾氣提供約1600MJ的熱能，合計可節(jié)約38％的能耗。，由于黃磷爐渣中含有2％左右的P2O5，具有成核劑的作用，不需另加成核劑。本發(fā)明充分利用了黃磷熔融爐渣的顯熱以及副產(chǎn)的黃磷尾氣，可有效降低微晶玻璃的生產(chǎn)能耗。從而大幅度降低微晶玻璃的成本。
具體實施例方式
實施例1綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括如下步驟(1)將溫度為1480℃的黃磷熔融爐渣1200kg，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析，分析結(jié)果為

根據(jù)快速分析結(jié)果，經(jīng)計算后，稱取石英砂(SiO298.9％)350kg、鉀長石(SiO264.8％、Al2O318.4％、K2O 14.9％)400kg、碳酸鈉(Na2O 58.48％)50kg加入熔融爐中，使熔融爐中物料組分為

(2)熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)溫度1450℃；(3)控制爐內(nèi)溫度1450℃，保溫2h，使所有物料熔融、均化、澄清；(4)直接壓延成型，在780～800℃下保溫2h，進行成核處理；然后升溫，在900～950℃下保溫2h，進行晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品。
實施例2(1)將溫度為1460℃黃磷熔融爐渣1200kg，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析，分析結(jié)果為

根據(jù)快速分析結(jié)果，經(jīng)計算后，稱取石英砂(SiO298.9％)250kg、鈉長石(SiO268.8％、Al2O319.5％、Na2O 11.8％)500kg、碳酸鈉(Na2O 58.48％)50kg加入熔融爐中，使熔融爐中物料組分為

(2)熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)溫度1450℃；(3)控制爐內(nèi)溫度1450℃，保溫2h，使所有物料熔融、均化、澄清；(4)注模成型，在780～800℃下保溫2h，進行成核處理；然后升溫，在900～950℃下保溫2h，進行晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品。
實施例3(1)將溫度為1460℃黃磷熔融爐渣1200kg，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析，分析結(jié)果為

根據(jù)快速分析結(jié)果，經(jīng)計算后，稱取石英砂(SiO298.9％)360kg、霞石(SiO255.59％、Al2O319.46％、CaO 2.26％、Na2O+K2O 14.06％)390kg、碳酸鈉(Na2O 58.48％)50kg加入熔融爐中，使熔融爐中物料組分為

(2)熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)溫度1450℃；(3)控制爐內(nèi)溫度1450℃，保溫2h，使所有物料熔融、均化、澄清；(4)通過水淬、干燥篩分后燒結(jié)成型，在780～800℃下保溫2h，進行成核處理；然后升溫，在900～950℃下保溫2h，進行晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品。
實施例4綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括如下步驟(1)將溫度為1450℃黃磷熔融爐渣1200kg，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析，分析結(jié)果為

根據(jù)快速分析結(jié)果，經(jīng)計算后，稱取石英砂(SiO298.9％)300kg、鉀長石(SiO264.8％ Al2O318.4％、K2O 16.9％、)450kg、霞石(SiO255.59％、Al2O319.46％、CaO 2.26％、Na2O+K2O 14.06％)50kg加入熔融爐中，使熔融爐中物料組分為

(2)熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)溫度1450℃；(3)控制爐內(nèi)溫度1450℃，保溫2h，使所有物料熔融、均化、澄清；(4)直接壓延成型，在780～800℃下保溫2h，進行成核處理；然后升溫，在900～950℃下保溫2h，進行晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品。
實施例5(1)將溫度為1500℃黃磷熔融爐渣1200kg，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析，分析結(jié)果為

根據(jù)快速分析結(jié)果，經(jīng)計算后，稱取石英砂(SiO298.9％)270kg、鈉長石(SiO268.8％、Al2O319.5％、Na2O 11.8％)40kg、霞石(SiO255.59％、Al2O319.46％、CaO 2.26％、Na2O+K2O 14.06％)490kg加入熔融爐中，使熔融爐中物料組分為

(2)熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)溫度1450℃；(3)控制爐內(nèi)溫度1450℃，保溫2h，使所有物料熔融、均化、澄清；(4)通過水淬、干燥篩分后燒結(jié)成型，在780～800℃下保溫2h，進行成核處理；然后升溫，在900～950℃下保溫2h，進行晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品。
權(quán)利要求
1.一種綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，包括如下步驟(1)將溫度為1450～1500℃黃磷熔融爐渣，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析；根據(jù)快速分析結(jié)果，計算出含硅、鋁、鈉原料添加量，使物料組分符合SiO250～60、Al2O36～7、CaO 22～30、K2O+Na2O 3～9，然后將含硅、鋁、鈉的原料加入熔融爐中；(2)熔融爐爐頂有序排列的噴嘴將水洗凈化干燥后的黃磷尾氣與氧氣混合后燃燒，維持爐內(nèi)溫度1450℃；(3)控制爐內(nèi)溫度1450℃，保溫2h，使所有物料熔融、均化、澄清；(4)成型，在780～800℃下保溫2h，進行成核處理；然后升溫，在900～950℃下保溫2h，進行晶化處理，經(jīng)退火、切割研磨后得成品。
2.如權(quán)利要求1所述的綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，其中含硅、鋁、鈉的原料包括石英砂、長石、鉀長石、鈉長石、霞石、碳酸鈉、硅酸鈉。
3.如權(quán)利要求1或2所述的綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，其中成型為直接壓延成型、注模成型或通過水淬、干燥篩分后燒結(jié)成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種綜合利用黃磷熔渣和尾氣生產(chǎn)微晶玻璃的方法，屬于建筑材料制造領域。本發(fā)明工藝簡單、可靠、穩(wěn)定，成本低廉，能工業(yè)化生產(chǎn)。將溫度為1450～1500℃黃磷熔融爐渣，加入熔融爐中，同時進行爐前快速分析；使物料組分符合SiO
文檔編號C03B32/02GK101037298SQ20071007773
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月19日
發(fā)明者何浩明, 王紹東, 解田, 楊光明 申請人:貴州宏福實業(yè)開發(fā)有限總公司