一种利用赤泥提铁制取的微晶玻璃及其制取方法

技术领域

本发明属于赤泥综合利用技术领域，具体涉及一种利用赤泥提铁制取的微晶玻璃及其制取方法。

背景技术

赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后残留的一种红色、粉泥状、高含水量的强碱性固体废料，密度0.7-1.0t/m

微晶玻璃是20世纪70年代发展起来的一种多晶陶瓷新型材料，兼有玻璃和陶瓷的优点，具有经久耐用、百变定制、超大镜面、致密抗菌、光洁靓丽等优良特性，被称为“21世纪高档装饰材料”。目前微晶玻璃的制取方法主要包括熔融法、烧结法和溶胶-凝胶法，已实现工业化应用的有熔融法和烧结法。熔融法需要将原料加热至高温熔融态，然后采用熔融原料浇铸、脱模、晶化、热处理制取微晶玻璃，整体析晶时间长，热处理过程中炸裂严重，成品率低，能耗大，成本高；烧结法也需要将原料加热至高温熔融态，然后采用熔融原料水萃、烧结、晶化制取微晶玻璃，对原料要求高，用量受限，成本高，能耗大，不够环保。因此研究一种能耗低且环保的制取微晶玻璃的方法很有必要。

发明内容

针对现有制取微晶玻璃的设备能耗高的问题，本发明提供了一种利用赤泥提铁制取微晶玻璃的方法，解决了赤泥堆存占地、污染环境的问题，并在提取铁的基础上制得微晶玻璃新型材料，减少了能耗和成本。

本发明提供的利用赤泥提铁制取微晶玻璃的方法，包括如下步骤：(1)对原料进行配置，原料包括赤泥、助熔剂、发泡剂及稳泡剂；(2)将配制好的混合料进行碳热还原；(3)还原加热后将混合料进行熔化，降温提铁；(4)提铁后的混合料经澄清、均化后压延成型；(5)成型后进行阶梯式退火，冷却后制得基础玻璃；(6)将降温后的基础玻璃进行核化晶化，冷却制得半成品，经热处理后制得微晶玻璃。

进一步的，所述步骤(1)，原料质量百分比为：赤泥70-85％、助熔剂20-40％、发泡剂3-10％、稳泡剂5％-15％。

进一步的，所述步骤(1)，助熔剂为纯碱，发泡剂为碳酸钙或碳酸钠，稳泡剂为硫酸钠。

进一步的，所述步骤(2)，碳热还原的温度为1350-1400℃。采用碳热还原后再进入熔炉融化，此时混合料的温度已经很高，在融化时需要补充的热量较少。

进一步的，所述步骤(3)，熔化温度为1300-1480℃，保温时间为2-3h。

进一步的，所述步骤(4)，成型压力为45-90Mpa。该成型压力可以克服物料中挥发物产生的蒸汽压，避免制品产生气泡、分层、结构松散等缺陷，同时也可增加物料的流动性，便于物料充满模具型腔的各个角落，使制品结构密实，机械强度提高，保证成型效果。

进一步的，所述步骤(6)，在850-950℃核化，保温2.5-3.5h；在1100-1200℃下晶化，保温2-3h。

进一步的，所述方法包括如下步骤：(1)将原料罐的原料称量配置后放入混合罐，原料包括赤泥、助熔剂、发泡剂及稳泡剂；(2)将混合好的混合料输入转底炉进行碳热还原；(3)还原加热后将混合料送入熔炉进行熔化，降温提铁；(4)提铁后的混合料经澄清池澄清、均化罐均化后采用压延成型机压延成型；(5)成型后送入退火炉中进行阶梯式退火，冷却后制得基础玻璃；(6)将降温后的基础玻璃依次送入核化炉、晶化炉进行核化晶化，冷却制得半成品，经热处理机热处理后制得微晶玻璃。

由上述制取方法制得的微晶玻璃，其化学组成及质量百分比为：15.2-41.8％Al

本发明的有益效果为：

本发明通过采用还原加热步骤以及控制整个工艺的温度和时间参数，降低了生产能耗；混合料澄清后再进行成型，减少了成品中的气孔率。本发明实现了赤泥的资源化利用，变废为宝，为氧化铝行业的赤泥利用开辟了新的道路，解决了赤泥堆存占地、污染环境、浪费资源的难题，同时在提取铁的基础上制得微晶玻璃新型材料，该微晶玻璃有着更好的硬度以及抗弯、抗压性能，具有较好的经济和社会效益。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例所述的利用赤泥提铁制取微晶玻璃的方法，包括如下步骤：(1)对原料进行配置，原料包括70％赤泥、20％纯碱、3％碳酸钙及5％硫酸钠；(2)将配制好的混合料进行碳热还原，碳热还原的温度为1350℃；(3)还原加热后将混合料进行熔化，熔化温度为1300℃，保温时间为2h，之后进行降温提铁；(4)提铁后的混合料经澄清、均化后压延成型，成型压力为45Mpa；(5)成型后进行阶梯式退火，冷却后制得基础玻璃；(6)将降温后的基础玻璃在850℃核化，保温2.5h，在1100℃下晶化，保温2h，冷却制得半成品，经热处理后制得微晶玻璃。

由上述制取方法制得的微晶玻璃，其化学组成及质量百分比为：30.1％Al

本实施例制得的微晶玻璃抗弯强度为115Mpa，抗压强度为470Mpa，气孔率为0.5％，维氏显微硬度为大于840。

实施例2

本发明实施例所述的利用赤泥提铁制取微晶玻璃的方法，包括如下步骤：(1)将原料称量配置后放入混合罐，原料包括85％赤泥、40％纯碱、10％碳酸钠及15％硫酸钠；(2)将混合好的混合料输入转底炉进行碳热还原，碳热还原的温度为400℃；(3)还原加热后将混合料送入熔炉进行熔化，熔化温度为1480℃，保温时间为3h，之后进行降温提铁；(4)提铁后的混合料经澄清池澄清、均化罐均化后采用压延成型机压延成型，成型压力为90Mpa；(5)成型后送入退火炉中进行阶梯式退火，冷却后制得基础玻璃；(6)将降温后的基础玻璃在950℃核化炉中核化且保温3.5h，之后在1200℃晶化炉中晶化且保温3h，冷却制得半成品，经热处理机热处理后制得微晶玻璃。

由上述制取方法制得的微晶玻璃，其化学组成及质量百分比为：31.5％Al

本实施例制得的微晶玻璃抗弯强度为120Mpa，抗压强度为480Mpa，气孔率为0.3％，维氏显微硬度为大于850。

尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。