本發(fā)明涉及一種以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃及其制備方法，屬于建筑裝飾材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)爐鋼渣是鋼在煉鋼過程中伴隨出鋼過程中所帶來的廢渣，是在1500℃～1600℃的高溫下，由氧化鐵、氧化鎂、氧化硅、氧化鈣、氧化鋁等化合而成。國內(nèi)不同鋼廠的鋼渣其化學(xué)成分含量也有很大區(qū)別，一般情況下，氧化鈣占30％～60％，氧化鐵占15％～26％，氧化鋁占3％～8％，氧化硅占8％～23％，氧化鎂占4％～11％。世界各國的冶金工業(yè)，每生產(chǎn)1噸粗鋼都會(huì)排放約130千克的鋼渣、40千克含鐵粉渣及其它廢料，全世界每年排放鋼渣量約1～1.5億噸。我國國內(nèi)積存鋼渣已有1億噸以上，且每年仍以數(shù)百萬噸的排渣量遞增，我國鋼渣的利用率較低，約為10％，這些廢棄轉(zhuǎn)爐鋼渣對(duì)我國的環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。

針對(duì)這一情況，國內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣的循環(huán)利用進(jìn)行了大量研究，且主要應(yīng)用在建筑材料行業(yè)，其利用方式包括以下幾種：鐵路道碴和道路材料以及磚、瓦、碳化建筑材料等附加值較低的產(chǎn)品。但是由于鋼渣的成分波動(dòng)較大及相關(guān)建筑材料對(duì)原料要求較高，其利用仍然不理想。而且，現(xiàn)實(shí)中轉(zhuǎn)爐鋼渣顯熱是高爐鐵企業(yè)中沒有被充分利用的高品質(zhì)余熱資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃及其制備方法，充分利用了煉高爐過程中產(chǎn)生的液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣及其所帶的熱能，制作低成本的建筑乳濁玻璃可以廣泛的應(yīng)用，為轉(zhuǎn)爐鋼渣生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品提供了一種有效途徑。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

一種以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃，其原料主要包括液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料；液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)在下述范圍內(nèi)：SiO₂ 35～45％，Al₂O₃ 1～5％，CaO 18～28％，MgO 1～5％，Na₂O 1～3％，K₂O 2～4％，F(xiàn)e₂O₃7～16％，ZrO₂ 0.5～1％，P₂O₅ 1～2％，Na₂SiF₆ 5～20％。

按上述方案，所述液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料的質(zhì)量比為100：(85～90)。

按上述方案，所述液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣主要化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂ 15～30％，Al₂O₃ 4～10％，CaO 40～50％，MgO 3～8％，F(xiàn)e₂O₃ 14～18％。

按上述方案，所述輔料主要包括石英砂、石灰石、純堿、碳酸鉀、氟硅酸鈉等。輔料具體添加量需要參考實(shí)際生產(chǎn)中液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣的組成，保證液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成在本發(fā)明要求的范圍內(nèi)即可。

上述以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃的制備方法，按上述原料配比，將液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料混合成為配合料，然后經(jīng)熔制、成型、退火后，即得到乳濁玻璃。

按上述方案，所述退火上下限溫度為600～620℃，退火上下限溫度為460～500℃。

按上述方案，所述最高熔制溫度為1350℃～1420℃，熔制時(shí)間為6-12小時(shí)。

按上述方案，所述液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣通過轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)輸罐運(yùn)輸至轉(zhuǎn)爐鋼渣熔窯前過渡池，然后通過耐火材料制備的導(dǎo)流槽轉(zhuǎn)移至玻璃電熔窯中；所述經(jīng)過預(yù)混合后的輔料通過布料機(jī)均勻地鋪蓋在高溫轉(zhuǎn)爐鋼渣的表面，使兩者在玻璃電熔窯中共同流動(dòng)、混合、熔制、擴(kuò)散均化。

按上述方案，所述熔制過程在在電熔窯中進(jìn)行，通過加熱電極對(duì)熔窯補(bǔ)充一定的熱量。

按上述方案，所述玻璃熔體在前續(xù)處理中經(jīng)過高溫已經(jīng)澄清、均化，然后通過流液洞、供料道、出料口連續(xù)流入成型模具的中進(jìn)行成型。

按上述方案，所述成型采用連續(xù)澆鑄法，對(duì)熔制所得玻璃熔體進(jìn)行成型。其中，玻璃熔體連續(xù)流入成型模具的溫度范圍為1120～1280℃，通過流動(dòng)攤平可成型為板塊狀的玻璃。

按上述方案，所述成型過程中對(duì)玻璃熔體進(jìn)行微波處理，功率范圍為60～80dBm。對(duì)處于高溫熔融態(tài)的玻璃熔體進(jìn)行微波作用，促進(jìn)玻璃分相，使其分相微粒更加細(xì)小，分相更加充分，從而制得退火前的基礎(chǔ)塊狀乳濁玻璃坯料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明采用液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料制備乳濁玻璃，所制得的乳濁玻璃材料具有明顯的黑白相間條狀花紋，表面光亮，其的密度范圍為2.90～3.40g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度范圍為98～150MPa，莫氏硬度為6～7級(jí)。

(2)現(xiàn)有技術(shù)的乳濁玻璃的制備過程中，其最大的生產(chǎn)成本來自原材料的熔制過程，就需要將配合料加熱至1450℃～1480℃，能耗很大；而本發(fā)明中利用熱的轉(zhuǎn)爐鋼渣直接制備乳濁玻璃，充分利用了液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣的高溫所帶的熱能，生產(chǎn)中只需提供將附加原料加熱至熔制的熱能既可，這樣就大大降低了能耗，節(jié)約了大量資源。

(3)本發(fā)明主要原料為轉(zhuǎn)爐鋼渣，約占總原料的50％以上，為轉(zhuǎn)爐鋼渣的大規(guī)模資源化利用提供了一種有效途徑，能夠變廢為寶，減少環(huán)境污染，可以很好的緩解我國高爐渣大量廢棄的問題。

(4)本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程簡單，易于操作。在熔制工藝部分只需將液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣通過耐火材料供料槽導(dǎo)入熔制爐中，再將研磨、預(yù)混合好的其他原料加入到電熔窯中進(jìn)行熔制即可。

(5)本發(fā)明使用玻璃窯來熔制，連續(xù)澆鑄法生產(chǎn)玻璃的方法具有產(chǎn)量大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。連續(xù)澆鑄法的生產(chǎn)工藝不僅能充分利用這些副產(chǎn)品，由于生產(chǎn)集成度高，相比其他生產(chǎn)工藝，能節(jié)約大量生產(chǎn)面積。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃，其原料主要包括液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料，液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料的質(zhì)量比為100：85；且液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 35.32％，Al₂O₃ 5.41％，CaO 22.7％，MgO 3％，Na₂O 2％，K₂O 2％，F(xiàn)e₂O₃ 7.57％，ZrO₂ 1％，P₂O₅ 1％，Na₂SiF₆ 20％。

上述以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃的制備方法，具體步驟如下：

a.本實(shí)施例采用的液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂ 28.45％，Al₂O₃ 10％，CaO 42％，MgO 5.55％，F(xiàn)e₂O₃ 14％；采用的輔料按質(zhì)量百分比計(jì)為石英砂40.79％、氧化鋁粉0％、石灰石0％、純堿6.99％、碳酸鉀6％、氧化鋯2.05％、磷酸二氫銨3.26％、氟硅酸鈉40.91％；

液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣與輔料的質(zhì)量比為：100：86，保證兩者混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 35.32％，Al₂O₃ 5.41％，CaO 22.7％，MgO 3％，Na₂O 2％，K₂O 2％，F(xiàn)e₂O₃ 7.57％，ZrO₂ 1％，P₂O₅ 1％，Na₂SiF₆ 20％；

b.通過轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)輸罐，將處于液態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)輸至轉(zhuǎn)爐鋼渣熔窯前過渡池，然后通過耐火材料制備的導(dǎo)流槽轉(zhuǎn)移至玻璃電熔窯中；同時(shí)將經(jīng)過預(yù)混合后的輔料通過布料機(jī)均勻地鋪蓋在液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣的表面，使兩者在玻璃電熔窯中共同流動(dòng)、混合、熔制、擴(kuò)散均化；然后通過加熱電極對(duì)電熔窯補(bǔ)充一定的熱量，使得電熔窯的最高熔制溫度保持在1350℃，熔制時(shí)間為6小時(shí)；

c.經(jīng)過高溫澄清、均化的玻璃熔體，通過流液洞、供料道、出料口連續(xù)流入成型模具的中，采用連續(xù)澆鑄法進(jìn)行成型，玻璃熔體連續(xù)流入成型模具的溫度范圍為1120℃；

其中，在成型模具的兩側(cè)設(shè)置一微波系統(tǒng)，功率范圍為80dBm，在成型的過程中玻璃出現(xiàn)分相乳濁，制得基礎(chǔ)乳濁玻璃板塊；

d.所得基礎(chǔ)乳濁玻璃板塊經(jīng)退火窯退火至室溫，退火上下限溫度為600℃、470℃，從而得到帶有黑白相間條狀花紋的乳濁玻璃。

e.所制得的乳濁玻璃材料具有明顯的黑白相間條狀花紋，表面光亮，其的密度為2.90g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度為98MPa，莫氏硬度為6級(jí)。

實(shí)施例2

一種以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃，其原料主要包括液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料，液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料的質(zhì)量比為100：88；且液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 35.38％，Al₂O₃ 5.32％，CaO 26.6％，MgO 3.19％，Na₂O 2％，K₂O 2％，F(xiàn)e₂O₃ 8.51％，ZrO₂ 1％，P₂O₅ 1％，Na₂SiF₆ 15％。

上述以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃的制備方法，具體步驟如下：

a.本實(shí)施例采用的液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂ 18％，Al₂O₃10％，CaO 50％，MgO 6％，F(xiàn)e₂O₃ 16％；采用的輔料按質(zhì)量百分比計(jì)為石英砂51.97％、氧化鋁粉0％、石灰石0％、純堿6.94％、碳酸鉀5.66％、氧化鋯2.02％、磷酸二氫銨3.21％、氟硅酸鈉30.2％；

液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣與輔料的質(zhì)量比為：100：88，保證兩者混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 35.38％，Al₂O₃ 5.32％，CaO 26.6％，MgO 3.19％，Na₂O 2％，K₂O2％，F(xiàn)e₂O₃ 8.51％，ZrO₂ 1％，P₂O₅ 1％，Na₂SiF₆ 15％；

b.通過轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)輸罐，將處于液態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)輸至轉(zhuǎn)爐鋼渣熔窯前過渡池，然后通過耐火材料制備的導(dǎo)流槽轉(zhuǎn)移至玻璃電熔窯中；同時(shí)將經(jīng)過預(yù)混合后的輔料通過布料機(jī)均勻地鋪蓋在液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣的表面，使兩者在玻璃電熔窯中共同流動(dòng)、混合、熔制、擴(kuò)散均化；然后通過加熱電極對(duì)電熔窯補(bǔ)充一定的熱量，使得電熔窯的最高熔制溫度保持在1360℃，熔制時(shí)間為6小時(shí)；

c.經(jīng)過高溫澄清、均化的玻璃熔體，通過流液洞、供料道、出料口連續(xù)流入成型模具的中，采用連續(xù)澆鑄法進(jìn)行成型，玻璃熔體連續(xù)流入成型模具的溫度范圍為1150℃；

其中，在成型模具的兩側(cè)設(shè)置一微波系統(tǒng)，功率范圍為80dBm，在成型的過程中玻璃出現(xiàn)分相乳濁，制得基礎(chǔ)乳濁玻璃板塊；

d.所得基礎(chǔ)乳濁玻璃板塊經(jīng)退火窯退火至室溫，退火上下限溫度為610℃、480℃，從而得到帶有黑白相間條狀花紋的乳濁玻璃。

e.所制得的乳濁玻璃材料具有明顯的黑白相間條狀花紋，表面光亮，其的密度為3.20g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度為120MPa，莫氏硬度為6級(jí)。

實(shí)施例3

一種以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃，其原料主要包括液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料，液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料的質(zhì)量比為100：90；且液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和輔料混熔后所得玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 45％，Al₂O₃ 5.26％，CaO 23.16％，MgO 4.21％，Na₂O 2％，K₂O2％，F(xiàn)e₂O₃ 9.47％，ZrO₂ 1％，P₂O₅ 2％，Na₂SiF₆ 5.9％。

上述以液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣為主要原料的乳濁玻璃的制備方法，具體步驟如下：

a.本實(shí)施例采用的液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：SiO₂ 20％，Al₂O₃10％，CaO 44％，MgO 8％，F(xiàn)e₂O₃ 18％；采用的輔料按質(zhì)量百分比計(jì)為石英砂67.66％、氧化鋁粉0％、石灰石0％、純堿6.7％、碳酸鉀5.75％、氧化鋯1.96％、磷酸二氫銨6.25％、氟硅酸鈉11.68％；

液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣與輔料的質(zhì)量比為：100：90，保證兩者混熔后的玻璃熔體的化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：SiO₂ 45％，Al₂O₃ 5.26％，CaO 23.16％，MgO 4.21％，Na₂O 2％，K₂O 2％，F(xiàn)e₂O₃ 9.47％，ZrO₂ 1％，P₂O₅ 2％，Na₂SiF₆ 5.9％；

b.通過轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)輸罐，將處于液態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)輸至轉(zhuǎn)爐鋼渣熔窯前過渡池，然后通過耐火材料制備的導(dǎo)流槽轉(zhuǎn)移至玻璃電熔窯中；同時(shí)將經(jīng)過預(yù)混合后的輔料通過布料機(jī)均勻地鋪蓋在液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣的表面，使兩者在玻璃電熔窯中共同流動(dòng)、混合、熔制、擴(kuò)散均化；然后通過加熱電極對(duì)電熔窯補(bǔ)充一定的熱量，使得電熔窯的最高熔制溫度保持在1420℃，熔制時(shí)間為12小時(shí)；

c.經(jīng)過高溫澄清、均化的玻璃熔體，通過流液洞、供料道、出料口連續(xù)流入成型模具的中，采用連續(xù)澆鑄法進(jìn)行成型，玻璃熔體連續(xù)流入成型模具的溫度范圍為1280℃；

其中，在成型模具的兩側(cè)設(shè)置一微波系統(tǒng)，功率范圍為60dBm，在成型的過程中玻璃出現(xiàn)分相乳濁，制得基礎(chǔ)乳濁玻璃板塊；

d.所得基礎(chǔ)乳濁玻璃板塊經(jīng)退火窯退火至室溫，退火上下限溫度為620℃、490℃，從而得到帶有黑白相間條狀花紋的乳濁玻璃。

e.所制得的乳濁玻璃材料具有明顯的黑白相間條狀花紋，表面光亮，其的密度為3.40g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度為150MPa，莫氏硬度為7級(jí)。

本發(fā)明為轉(zhuǎn)爐鋼渣生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品提供了一種選擇，利用煉高爐過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐鋼渣，制作乳濁玻璃，其主要性能為：密度范圍為2.93～3.40g/cm³，三點(diǎn)抗折強(qiáng)度范圍為98～150MPa，莫氏硬度為6～7級(jí)，可以廣泛的應(yīng)用到建筑裝飾行業(yè)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。