一种利用金尾矿和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法

摘要

本发明公开了一种利用金尾矿和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法，将金尾矿、萤石尾矿和改质剂，加热熔化得玻璃熔液，水淬处理，形成玻璃颗粒，进行破碎筛分处理，选取玻璃颗粒烘干后铺至模具上，进行烧结、晶化、保温、退火冷却，对产品表面进行抛光打磨，得到成品微晶玻璃。本发明的方法金尾矿和萤石尾矿综合利用率高，且制备方法简单，原料来源方便，成本低廉，制得的微晶玻璃具有优良的抗弯强度和显微硬度，且无氟化物浸出，具有较高的附加值，为金尾矿和萤石尾矿的资源化综合利用提供了新的途径，具有显著的经济与社会效益。

权利要求

1.一种利用金尾矿和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、按计量比称取原料，所述的原料包括25～30wt％的金尾矿、20～30wt％的萤石尾矿，余量为改质剂；所述的金尾矿粒度为100目以上，按质量百分比计，包含：65～75％的二氧化硅、10～20％的氧化铝、0～5％的氧化钙、4～7％的氧化钾、2～5％的氧化钠、1～3％的氧化铁、0～2％的氧化镁，其他成分的含量为1％以下；所述的萤石尾矿粒度为100目以上，按质量百分比计，包含：75～85％的二氧化硅、3～8％的氧化铝、0～1％的氧化钙、1～3％的氧化钾、0～1％的氧化钠、1～3％的氧化铁、0～1％的氧化镁、2～5％的氟化钙，其他成分的含量为1％以下；所述的改质剂为粒度为200目以上的工业用石英砂、氧化铝、方解石、钾长石、碳酸钡、氧化锌、纯碱中的一种或多种，按质量百分比计，主要包含：30～50％的二氧化硅、25～45％的氧化钙、8～10％的氧化钡、2～4％的氧化锌、8～10％氧化钠，其他成分的含量为1％以下；

S2、将所述的原料混合均匀，加热熔化并充分搅拌，得到玻璃熔液，熔化温度为1450～

1550℃保温2～3h；

S3、对所述的玻璃熔液进行水淬处理，形成玻璃颗粒，水淬处理时水温为常温；

S4、对所述的玻璃颗粒进行破碎筛分处理，将选取的玻璃颗粒烘干，选取粒度为10～

100目；

S5、将烘干后的玻璃颗粒铺至模具上，进行烧结，以5～10℃/min的升温速度升温至950～1000℃进行烧结0.5～1h；

S6、对烧结物晶化、保温、退火冷却；晶化工艺条件为，以5～8℃/min的升温速度升温至

1100～1200℃保温1～3h；退火冷却工艺条件为，以5～10℃/min的降温速度降至700～800℃，保温1～2h，以10～15℃/min的降温速度降温至100℃以下；

S7、对产品表面进行抛光打磨，得到成品微晶玻璃。

说明书

一种利用金尾矿和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种以工业废渣为原料制备微晶玻璃的方法，具体涉及一种利用金尾矿和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法。

背景技术

[0002] 微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是特定组成的基础玻璃经过一定的热处理通过控制晶化而制备出的一种含有大量微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃具有可调的热膨胀系数，较高的机械强度，显著的耐腐蚀、抗风化能力及良好的热稳定性，是天然石材良好的替代材料，可用于建筑装饰、航天、电子及机械工业等领域。

[0003] 金尾矿是含金矿石经粉碎，采用浮选法提炼黄金过程中产生的废渣。随着我国黄金提金技术的高速发展，黄金矿山的数量、规模及产量也日趋增长，开采强度日益增大，随之而来的尾矿量也急剧增加。金尾矿的主要成分是二氧化硅，其次是氧化铝、氧化铁，还有其他一些可综合回收的有价金属及矿物，且尾矿具有粒度细、数量大、可利用性高、价格便宜、处理成本低等特点，是宝贵的二次资源。目前大量的金尾矿堆积，对生态环境造成了不良影响，带来一系列环境污染问题，如尾矿风化过程中的某些有害气体对大气造成污染，遇到汛期，尾矿连同雨水流入农田河流，造成地下水污染等。

[0004] 萤石尾矿主要指浮选出的矿石，主要成分是二氧化硅，还含有少量的氟化钙、氟化铝、碳酸钙、氧化铁等成分，废渣为氟石膏，其主要成分为硫酸钙。萤石尾矿的堆放占用了大量的土地，不仅造成安全隐患，其中所含的选矿药剂将会渗透地下，对地下水造成污染，带来一系列环境问题。

[0005] 利用金尾矿和萤石尾矿中的有效成分，获得较高的附加值产品，这样可以大大提高经济效益，同时对解决金尾矿和萤石尾矿的环境污染问题，实现循环经济具有重大意义。

[0006] 如中国专利申请CN103553468A(公开日为2014年2月5日)公开了一种利用金矿尾矿和萤石尾矿制作加气砖的方法，所述方法为：将金尾矿研磨后脱氰，然后取生石灰、氟石膏、萤石尾矿、硅粉以及水泥细磨混匀制成混合粉，再将脱氰料浆、混合粉、铝粉膏以及水混合搅拌成混合浆，再将其浇筑在坯模内，发泡生坯，生坯经切割并蒸压养护后得到加气砖成品。

[0007] 如中国专利申请CN104071983A(公开日为2014年10月1日)公开了一种利用萤石尾矿生产微晶玻璃板的烧结工艺方法，所述方法为：将萤石尾矿与改制剂混合均匀后，加热熔化并充分搅拌，得到玻璃熔液，经水淬、研磨、筛选、装模和热处理后，获得微晶玻璃板。

[0008] 如中国专利申请CN107459284A(公开日为2017年12月12日)公开了一种利用粉煤灰、赤泥、萤石尾矿废渣制备的复合板及其制备方法，将赤泥、粉煤灰、萤石尾矿等废渣作为原料，并与基料、热稳定剂混合之后，经过合理的配比以及制备工艺的处理，使得制备的复合板材的性能较优，废渣掺入量较大，成本较低。

[0009] 如中国专利申请CN107417123A(公开日为2017年12月1日)公开了一种利用不锈钢渣和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法，所述方法为：按一定质量比配制不锈钢渣细粉和萤石尾矿细粉并混匀，将混合物在电阻炉内熔融得到高温熔体，浇筑至经过预热的钢板上并随炉冷却得到母体玻璃，进行热处理后得到微晶玻璃。

发明内容

[0010] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用金尾矿和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法，同时合理利用了金尾矿和萤石尾矿，以提高金尾矿和萤石尾矿的回收再利用率。

[0011] 具体的，本发明的利用金尾矿和萤石尾矿制备微晶玻璃的方法，包括下述步骤：

[0012] (1)配料：所述方法利用的原料包括金尾矿、萤石尾矿、改质剂；所述金尾矿的含量是25～30％，所述萤石尾矿的含量是20～30％，余量为改质剂，所述含量为质量百分含量；

[0013] 其中，上述金尾矿包含的化学成分按质量百分比计算，主要包含：65～75％的二氧化硅、10～20％的氧化铝、0～5％的氧化钙、4～7％的氧化钾、2～5％的氧化钠、1～3％的氧化铁、0～2％的氧化镁，其他成分的含量为1％以下(金尾矿灼减在1～3％左右)；优选的，金尾矿粒度为100目以上。

[0014] 上述萤石尾矿包含的化学成分按质量百分比计算，主要包含：75～85％的二氧化硅、3～8％的氧化铝、0～1％的氧化钙、1～3％的氧化钾、0～1％的氧化钠、1～3％的氧化铁、0～1％的氧化镁、2～5％的氟化钙，其他成分的含量为1％以下(萤石尾矿灼减在1～3％左右)；优选的，萤石尾矿粒度为100目以上。

[0015] 上述改质剂选自工业用石英砂、氧化铝、方解石、钾长石、碳酸钡、氧化锌、纯碱中的一种或多种，按质量百分比计，主要包含：30～50％的二氧化硅、25～45％的氧化钙、8～10％的氧化钡、2～4％的氧化锌、8～10％的氧化钠，其他成分的含量为1％以下；优选的，改质剂粒度为200目以上。

[0016] (2)熔料：将金尾矿、萤石尾矿与改质剂混合均匀，加热熔化并充分搅拌，得到玻璃熔液；其中，熔化温度宜保持在1450～1550℃；

[0017] 上述混合过程中，采用V型混料机混合。

[0018] 上述熔料过程中，保温时间为2～3小时(h)。

[0019] 上述熔料过程中，采用搅拌浆搅拌均匀。

[0020] (3)水淬：将玻璃熔液流入水淬池，进行水淬处理，形成玻璃颗粒；

[0021] 上述水淬工艺中，水淬池水温为常温，玻璃溶液进入水淬池后，在1～2秒内冷却至常温。

[0022] (4)研磨筛选：将玻璃颗粒进行破碎筛分处理，选取适当粒度的玻璃颗粒，进行烘干处理；选择粒度为10～100目的玻璃颗粒，效果最佳；

[0023] 上述破碎过程中，采用陶瓷罐配加陶瓷球或刚玉球进行破碎。

[0024] (5)装模：玻璃颗粒烘干后铺至模具上，进行烧结；

[0025] 上述模具材质为氧化铝、氧化锆或碳化硅硼板等耐高温材质。

[0026] 上述烧结工艺中，升温速度为5～10℃/分钟(min)，升温至950～1000℃保温0.5～1h。

[0027] (6)热处理：包括晶化、保温、退火冷却。

[0028] 上述晶化工艺中，以5～8℃/min的升温速度升温至1100～1200℃保温。

[0029] 上述保温工艺中，温度为1100～1200℃保温1～3h。

[0030] 上述退火冷却工艺中，以5～10℃/min的降温速度降至700～800℃，保温1～2h，以10～15℃/min的降温速度降温至100℃以下。

[0031] (7)磨抛：对产品表面进行抛光打磨，得到成品微晶玻璃。

[0032] 本发明的方法金尾矿和萤石尾矿综合利用率高，且制备方法简单，原料来源方便，成本低廉，制得的微晶玻璃具有优良的抗弯强度和显微硬度，且无氟化物浸出，具有较高的附加值，为金尾矿和萤石尾矿的资源化综合利用提供了新的途径，具有显著的经济与社会效益。

具体实施方式

[0033] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 下述实施例中所用的材料，如无特殊说明，均可由自由市场获得。

[0035] 表1实施例中所使用的金尾矿和萤石尾矿的主要成分(质量百分数wt％)[0036]

[0037] 实施例1

[0038] 表2实施例1中所使用的改质剂的主要成分(质量百分数wt％)

[0039]

[0040] 表3实施例1的原料组成

[0041]名称 比例(wt％)
金尾矿 30
萤石尾矿 20
改质剂 50

[0042] 按照上述的原料组成采用下述步骤制备微晶玻璃板：

[0043] (1)将金尾矿破碎，得到粒度100目以上的颗粒料；

[0044] (2)将萤石尾矿破碎，得到粒度100目以上的颗粒料；

[0045] (3)使用的改质剂粒度在200目以上；

[0046] (4)将金尾矿、萤石尾矿、改质剂粒料烘干后称重，按比例混合；

[0047] (5)混合后的原料加热熔化，熔化温度保持在1450～1500℃，保温2.5h，得到玻璃熔液；

[0048] (6)玻璃熔液出料口流入水淬池，得到玻璃颗粒，将玻璃颗粒破碎后烘干，筛分后得到粒度为10～100目的颗粒；

[0049] (7)将粒度为10～100目的颗粒平铺到模具中，厚度10～20mm；

[0050] (8)将铺好料的模具放入加热炉中；

[0051] (9)以5～10℃/min的速度升温至980℃，并保温1h；

[0052] (10)以5℃/min的速度升温至1110℃保温，并保温1.5h；

[0053] (11)以5℃/min的速度降至750℃，保温1h；

[0054] (12)以10～15℃/min的速度降温至100℃以下出炉；

[0055] (13)得到的材料为微晶玻璃板，将冷却至室温的微晶玻璃板进行切割打磨抛光，得到成品微晶玻璃板。

[0056] 实施例2

[0057] 表4实施例2中所使用的改质剂的主要成分(质量百分数wt％)

[0058]

[0059] 表5实施例2的原料组成

[0060] 名称 比例(wt％)金尾矿 28
萤石尾矿 24
改质剂 48

[0061] 按照上述的原料组成采用下述步骤制备微晶玻璃板：

[0062] (1)将金尾矿破碎，得到粒度100目以上的颗粒料；

[0063] (2)将萤石尾矿破碎，得到粒度100目以上的颗粒料；

[0064] (3)使用的改质剂粒度在200目以上；

[0065] (4)将金尾矿、萤石尾矿、改质剂粒料烘干后称重，按比例混合；

[0066] (5)混合后的原料加热熔化，熔化温度保持在1450～1500℃，保温2.5h，得到玻璃熔液；

[0067] (6)玻璃熔液出料口流入水淬池，得到玻璃颗粒，将玻璃颗粒破碎后烘干，筛分后得到粒度为10～100目的颗粒；

[0068] (7)将粒度为10～100目的颗粒平铺到模具中，厚度10～20mm；

[0069] (8)将铺好料的模具放入加热炉中；

[0070] (9)以5～10℃/min的速度升温至980℃，并保温1h；

[0071] (10)以5℃/min的速度升温至1110℃保温，并保温1.5h；

[0072] (11)以5℃/min的速度降至750℃，保温1h；

[0073] (12)以10～15℃/min的速度降温至100℃以下出炉；

[0074] (13)得到的材料为微晶玻璃板，将冷却至室温的微晶玻璃板进行切割打磨抛光，得到成品微晶玻璃板。

[0075] 实施例3

[0076] 表6实施例3中所使用的改质剂的主要成分(质量百分数wt％)

[0077]

[0078] 表7实施例3的原料组成

[0079]名称 比例(wt％)
金尾矿 25
萤石尾矿 28
改质剂 47

[0080] 按照上述的原料组成采用下述步骤制备微晶玻璃板：

[0081] (1)将金尾矿破碎，得到粒度100目以上的颗粒料；

[0082] (2)将萤石尾矿破碎，得到粒度100目以上的颗粒料；

[0083] (3)使用的改质剂粒度在200目以上；

[0084] (4)将金尾矿、萤石尾矿、改质剂粒料烘干后称重，按比例混合；

[0085] (5)混合后的原料加热熔化，熔化温度保持在1450～1500℃，保温2.5h，得到玻璃熔液；

[0086] (6)玻璃熔液出料口流入水淬池，得到玻璃颗粒，将玻璃颗粒破碎后烘干，筛分后得到粒度为10～100目的颗粒；

[0087] (7)将粒度为10～100目的颗粒平铺到模具中，厚度10～20mm；

[0088] (8)将铺好料的模具放入加热炉中；

[0089] (9)以5～10℃/min的速度升温至980℃，并保温1h；

[0090] (10)以5℃/min的速度升温至1110℃保温，并保温1.5h；

[0091] (11)以5℃/min的速度降至750℃，保温1h；

[0092] (12)以10～15℃/min的速度降温至100℃以下出炉；

[0093] (13)得到的材料为微晶玻璃板，将冷却至室温的微晶玻璃板进行切割打磨抛光，得到成品微晶玻璃板。

[0094] 表8实施例1～3制得的微晶玻璃的性能

[0095]

[0096] 于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

[0097] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。