CN103833227A - 一种利用熔渣处理废弃crt并制备微晶玻璃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，属于资源综合利用领域。CRT全称为Cathode Ray Tube，即阴极射线管，本发明的主要工艺为：在高温冶金熔渣排渣过程中，将制备好的废弃CRT粉料同步按比例加入到熔渣中，将混匀后的熔渣进一步作为制备微晶玻璃的材料。本发明直接利用了熔渣的热量，并能够大量处理废弃CRT，固结其中的重金属离子，制备出高附加值产品，具有良好的经济效益和社会效益，适合工业生产中的大规模应用。
Description
技术领域
本发明涉及资源综合利用领域，特别是指一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，该方法起到炉渣显热回收和CRT中重金属离子固结的节能环保方法。
背景技术
近年来，我国逐渐成为阴极射线管（Cathode Ray Tube简称CRT）的生产大国、消费大国，由于废弃CRT中含有许多重金属离子难以资源化利用，从而导致每年都有大量的废弃CRT堆积。
高炉渣和钢渣等冶金渣是冶金过程中排放出的大量固体废弃物，携带大量的显热，目前钢铁企业中普遍采用直接冷却后再利用的方法，这种方法未能实现冶金渣热量的利用，大量显热被直接浪费。冷却后的冶金渣利用附加值过低，如果未能及时处理会造成堆积从而危害环境。
微晶玻璃是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。微晶玻璃具有高温熔融和基础玻璃热处理两个工艺过程。其中，熔融温度为1500℃左右，与冶金熔渣温度接近。这种工艺制造的微晶玻璃组成为CaO-Al2O3-SiO2系，这类微晶玻璃的主要成份为SiO2、Al2O3、CaO，与冶金渣和CRT的成分接近。因此，恰当调整高温熔融状态下的冶金渣组分和温度，然后按照适当配比加入CRT，就能够将熔渣与CRT直接作为微晶玻璃的高温熔融原料进行利用。
对CaO-Al2O3-SiO2系矿渣微晶玻璃的研究已有很长的历史，已经实现了产业化生产。CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃具有抗弯、抗压和抗冲击性能优良、化学稳定性好、耐磨性强的特点。
近来，国内外都有不少研究学者尝试将高温熔渣制备成微晶玻璃，如专利“液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法”（申请号：201010274345.8），“一种热态钢渣直接制备铁磁性微晶玻璃的方法”（申请号：201210359035.5）。但是这些专利中均没有使用其余社会废弃资源，并且需要加入大量添加剂。
对废弃CRT的资源化利用也有不少研究，如专利“利用废弃CRT玻璃渣及荧光粉制备微晶玻璃的工艺”（申请号：201110349617.0），“一种利用冶炼废渣及CRT废旧玻璃制备微晶玻璃的方法”（申请号：201110305757.8）。这些研究中也都没有可以避免玻璃原料高能耗熔融的方法，并且对其重金属离子固结效果的研究甚少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法。提出这种经济可行的废弃CRT资源再利用化方法，利用钢铁厂大量的硅钙质熔渣与硅质废弃CRT为原料制造高附加值的建筑材料，能够节约大量的社会资源材料；其次，同时利用熔渣热处理基础玻璃料的方法，通过直接利用冶金工艺中排出的熔渣热量熔融废弃CRT原料，避免了对微晶玻璃原料熔融加工的大量能耗，保证了本发明不仅社会效益显著，技术可行，而且同样具有良好的经济效益；最后，制造微晶玻璃基础料时，与高炉熔渣在1400℃～1600℃高温熔融保温后进行水淬处理，生成玻璃相，大量重金属离子被包裹在玻璃相中，起到了稳固固结的效果，后续检测也证明效果良好。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其主要工艺步骤如下：
(1)将废弃CRT进行粉磨，过筛后备用；
(2)在液态高温熔渣排渣过程中，将备用的废弃CRT粉料同步按比例加入到渣包中；
(3)将混匀后的熔渣直接制备微晶玻璃或将熔渣迅速进行水淬，烘干后进行粉磨，得到基础玻璃料，再按照传统工艺制备形成微晶玻璃产品。
其中，备用的废弃CRT粉磨后，要保证过200目标准筛筛余小于5%；高温熔渣为温度1400℃以上，液态的铝硅酸盐熔渣；包括冶金过程中排出的高炉渣、转炉渣、电炉渣、铜渣、镍铁渣；加入废弃CRT粉料占微晶玻璃原料的质量百分比为10%-45%，相应熔渣质量百分比为90%-55%；在熔渣混匀的过程中无需外加其他晶核剂或添加剂，混匀后的熔渣可以采用压延法或浇铸法直接制备微晶玻璃。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，针对废弃CRT含有大量SiO2组分和重金属离子的特点，作为微晶玻璃的主要原料，与高炉渣等废弃物协同制备微晶玻璃，实现废弃CRT的处理和高值利用；针对1400℃～1600℃熔融态高炉渣具有大量显热的特点，直接细碎后的废弃CRT加入熔融态高炉渣中，省去了传统微晶玻璃原料的熔融能耗，起到显著节能减排和降低成本的作用；废弃CRT中的重金属离子可以转化为微晶玻璃的晶核剂，无需添加其它添加剂，制备的微晶玻璃材料满足相关环境标准，实现了废弃CRT的绿色利用。
附图说明
图1为本发明的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法（采用烧结法制备微晶玻璃）的示意图。
图2为本发明的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法（采用浇铸法制备微晶玻璃）的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的废弃CRT含有大量SiO2组分和重金属离子且得不到有效利用的问题，提供一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法。
实施例1：
如图1所示，本发明的实施例:利用熔渣处理废弃CRT并采用烧结法制备微晶玻璃，其具体工艺如下：将废弃CRT进行粉磨，过200目筛，然后按照占总原料25%的比例加入到某钢铁厂排出的高炉熔渣中，待熔渣混匀后，在1450℃的温度下迅速进行水淬。烘干后进行粉磨，然后过200目筛，得到基础玻璃料。
将粉状基础玻璃料按照所需体积以10MPa的压力进行压制成块，放入加热炉中进行加工，热处理制度为：核化温度800℃，核化升温速率10℃/min，核化保温时间1h，晶化温度850℃，晶化升温速率为4℃/min，晶化保温时间1h，冷却速率4℃/min到500℃后随炉膛冷却，得到微晶玻璃材料。
实施例2：
如图1所示，本发明的实施例:利用熔渣处理废弃CRT并采用烧结法制备微晶玻璃，其具体工艺如下：将废弃CRT进行粉磨，过200目筛，然后按照占总原料35%的比例加入到某钢铁厂排出的高炉熔渣中，待熔渣混匀后，在1500℃的温度下迅速进行水淬。烘干后进行粉磨，然后过200目筛，得到基础玻璃料。
将粉状基础玻璃料按照所需体积以10MPa的压力进行压制成块，放入加热炉中进行加工，热处理制度为：核化温度780℃，核化升温速率10℃/min，核化保温时间1h，晶化温度870℃，晶化升温速率为4℃/min，晶化保温时间1h，冷却速率4℃/min到500℃后随炉膛冷却，得到微晶玻璃材料。
实施例3：
如图1所示，本发明的实施例:利用熔渣处理废弃CRT并采用烧结法制备微晶玻璃，其具体工艺如下：将废弃CRT进行粉磨，过200目筛，然后按照占总原料45%的比例加入到某钢铁厂排出的高炉熔渣中，待熔渣混匀后，在1400℃的温度下迅速进行水淬。烘干后进行粉磨，然后过200目筛，得到基础玻璃料。
将粉状基础玻璃料按照所需体积以10MPa的压力进行压制成块，放入加热炉中进行加工，热处理制度为：核化温度800℃，核化升温速率10℃/min，核化保温时间1h，晶化温度850℃，晶化升温速率为4℃/min，晶化保温时间1h，冷却速率4℃/min到500℃后随炉膛冷却，得到微晶玻璃材料。
实施例4：
如图2所示，本发明的实施例:利用熔渣处理废弃CRT并采用浇铸法制备微晶玻璃，其具体工艺如下：将废弃CRT进行粉磨，过200目筛，然后按照占总原料15%的比例加入到某钢铁厂排出的高炉熔渣中，熔渣在排放过程中加入废弃CRT混合均匀，直接将熔渣进行浇铸。浇铸成型的基础玻璃直接放置于加热炉中退火保温。退火后的基础玻璃热处理制度为：核化温度780℃，核化升温速率10℃/min，核化保温时间1h，晶化温度870℃，晶化升温速率为4℃/min，晶化保温时间1h，冷却速率4℃/min到500℃后随炉膛冷却，得到微晶玻璃材料。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其特征在于：主要工艺步骤和条件如下：
(1)将废弃CRT进行粉磨，过筛后备用；
(2)在液态高温熔渣排渣过程中，将备用的废弃CRT粉料同步按比例加入到渣包中；
(3)将混匀后的熔渣直接制备微晶玻璃或将熔渣迅速进行水淬，烘干后进行粉磨，得到基础玻璃料，再按照传统工艺制备形成微晶玻璃产品。
2.如权利要求1所述的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其特征在于：高温熔渣为温度1400℃以上，液态的铝硅酸盐熔渣；包括冶金过程中排出的高炉渣、转炉渣、电炉渣、铜渣、镍铁渣。
3.如权利要求1所述的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其特征在于：备用的废弃CRT粉磨后，过200目标准筛，筛余小于5%。
4.如权利要求1所述的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其特征在于：处理制备过程中无需外加其它晶核剂或者添加剂。
5.如权利要求1所述的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其特征在于：加入废弃CRT粉料占微晶玻璃原料的质量百分比为10%-45%，相应熔渣百分比为90%-55%。
6.如权利要求1所述的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其特征在于：混匀后的熔渣进行水淬时的温度在1400℃～1600℃。
7.如权利要求1所述的一种利用熔渣处理废弃CRT并制备微晶玻璃的方法，其特征在于：混匀后的熔渣采用压延法或浇铸法制备微晶玻璃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140604 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |