阅读说明：本技术 熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法 (Method for preparing microcrystalline glass by directly pouring molten copper slag and performing temperature-control condensation molding ) 是由 胡建杭 高鹏文 王�华 刘慧利 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法,属于固体废弃资源综合利用领域；该方法是将熔融态铜熔渣加热升温至1550℃～1650℃后,将还原剂、助剂加入到熔融态铜熔渣中熔制2～5h,沉降分离出Fe、Cu金属及其部分金属氧化物,反应后上层渣液组分控制在CaO15~30%,SiO<Sub>2</Sub>35~55%,TFe≤12%；将上层渣液导入成型模具中通过冷却水循环以1～10℃/s的冷却速率快速冷却至500℃～600℃保温1～3h得到玻璃材料,玻璃材料再以5~30℃/min的升温速率升温到750～950℃恒温析晶1~4h后空冷至室温,经打磨、抛光制成微晶玻璃；本发明方法能达到铜熔渣的高值化、无渣化利用,减轻环境污染、合理利用资源的目的。(The invention discloses a method for preparing microcrystalline glass by directly pouring molten copper slag, controlling temperature, condensing and forming, belonging to the field of comprehensive utilization of solid waste resources, which comprises the steps of heating the molten copper slag to 1550-1650 ℃, adding a reducing agent and an auxiliary agent into the molten copper slag to be melted for 2-5 h, settling and separating Fe, Cu and partial metal oxides thereof, controlling the components of upper slag liquid to be CaO15 ~ 30% and SiO 8930% after reaction, and controlling the components of upper slag liquid to be in a state of CaO15 ~%, wherein the components of the upper slag liquid are in a state of being dissolved in 2 35 ~ 55 percent and TFe is less than or equal to 12 percent, the upper-layer slag liquid is led into a forming die and is rapidly cooled to 500-600 ℃ at the cooling rate of 1-10 ℃/s through cooling water circulation, the temperature is kept for 1-3 h to obtain a glass material, the glass material is heated to 750-950 ℃ at the heating rate of 5 ~ 30 ℃/min and is crystallized at the constant temperature for 1 ~ 4h, then the glass material is air-cooled to room temperature, and the microcrystalline glass is prepared through grinding and polishing.)

熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法

技术领域

本发明涉及一种熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法，属于固体废弃资源综合利用领域。

背景技术

铜冶炼渣是铜冶金行业中的一种主要的固体废弃物，组成极为复杂，常由多种氧化物组成，并伴有硫化物、氟化物等物质，渣中除含有铜、铁、锌等有色金属，金、银等贵金属及其它稀有金属外，也含有砷、铅等剧毒元素物质。铜冶炼渣的综合利用率极低，多年来，有色冶金企业一直将铜冶炼渣堆弃于露天环境之下，不但占用大量的土地资源，且渣中砷、铅等有毒有害元素和镍、钴等重金属也会随着雨水的冲蚀及地表径流而进入地表水系和土壤中，从而对水体、土壤及农作物产生污染。从1996年以来，我国一直是全球最大的有色金属生产国，但冶金原料中的金属含量往往不高，且常常同铅、砷等有毒元素伴生或者共生，冶炼过程中也需配入大量氧化钙、二氧化硅等熔剂，因此冶金炉渣的产量巨大，以每产1t铜副产2.2~4.5t铜渣计算，2018年中国铜渣排放量近2000万t。过去，这些尾渣通常用于制造普通水泥、铺路、制砖等，其利用技术水平非常低。现如今这些矿渣可用于制造玻璃陶瓷，是一种高质量、低价格、耐磨、耐腐蚀的建筑装饰材料，利用技术水平很高。

以上技术路线能够对熔融态铜熔渣实现高值化、无渣化利用，对环境污染有着积极的效果。

发明内容

针对铜渣等固体废弃物处理利用的现状，本发明提供一种以铜熔融渣为原料制备微晶玻璃的方法，达到铜熔渣的高值化、无渣化利用，减轻环境污染、合理利用资源的目的。

本发明通过以下技术方案实现。

本发明熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法具体步骤如下：

（1）将熔融态铜熔渣加热升温至1550℃～1650℃；

（2）向熔融态铜熔渣中加入占铜熔渣质量4%～6%的还原剂，并加入铜熔渣质量17%～25%的助剂，在1550℃～1650℃下保温2～5h，反应后上层渣液组分控制在CaO 15~30%、SiO₂ 35~55%，TFe≤12%；然后将上层渣液导入模具中以1～10℃/s的冷却速率通过冷却水循环快速冷却至500℃～600℃，并保温1～3h，得到玻璃材料；

所述还原剂主要包括：碳粉、煤粉等；助剂包括：CaO、CaCO₃；

（3）将玻璃材料以5~30℃/min的升温速率升温到750~950℃恒温析晶1~4h后，空冷至室温，经打磨、抛光制成微晶玻璃；

（4）下层含富铜铁液态渣缓冷收集留作工业原料。

上述熔融态铜熔渣来源于铜冶炼厂的熔融态铜熔渣，所述还原剂包括碳粉、煤粉等具有还原效果的添加剂，所述助剂包括CaO、CaCO₃调控渣相的添加剂。

本发明的有益效果是：

（1）采用铜熔渣直接浇筑成型的方法制备微晶玻璃，拟解决在不添加晶核剂、粘结剂的情况下对高温铜熔渣进行直接利用，为热态铜熔渣直接资源化利用提供了技术支持。

（2）对熔融态铜熔渣实现了高值化、无渣化利用。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1：

熔融态铜熔渣出渣温度为1250℃，其化学成分如表1所示：

表1铜熔渣的化学成分

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如图1所示，该熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法如下：将火法炼铜产生的熔融态铜熔渣，加入到电炉中以10℃/min的升温速率加热至1550℃，然后以喷吹的方式加入占铜熔渣质量4%的碳粉和17%的生石灰，保温熔制2h，沉铁后余渣内Fe质量分数＜10%、铜的质量分数＜0.5%；将上层渣液导入300mm×300mm×10mm的模具中以1℃/s的降温速率通过冷却水循环快速冷却至500℃并保温3h，得到玻璃材料；玻璃材料以5℃/min的升温速率升温到750℃恒温析晶4h后，空冷至室温，经打磨、抛光制成300mm×300mm厚度≥7.5mm抗弯强度达96.3MPa的微晶玻璃，化学成分见表2，可用作饰面装饰等建筑材料；下层含富铜铁液态渣缓冷收集留作工业原料。

表2 所制备的微晶玻璃的化学成分

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实施例2：

熔融铜熔渣出渣温度为1250℃，其化学成分如表3所示：

表3铜熔渣的化学成分

如图1所示，该熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法如下：将火法炼铜产生的熔融态铜熔渣，加入到电炉中以10℃/min的升温速率加热至1600℃，后以喷吹的方式加入占铜熔渣质量5%的碳粉和20%的生石灰，保温熔制4h，沉铁后余渣内Fe质量分数＜8%、铜的质量分数＜0.5%。将上层渣液导入300mm×300mm×10mm的模具中以5℃/s的降温速率通过冷却水循环快速冷却至550℃并保温2h，得到玻璃材料；玻璃材料以10℃/min的升温速率升温到850℃恒温析晶3h后，空冷至室温，经打磨、抛光制成300mm×300mm厚度≥7.5mm抗弯强度达98.4MPa的微晶玻璃，化学成分见表4，可用作饰面装饰等建筑材料；下层含富铜铁液态渣缓冷收集留作工业原料。

表4所制备的微晶玻璃的化学成分

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实施例3：

熔融铜熔渣出渣温度为1250℃，其化学成分如表5所示：

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如图1所示，该熔融态铜熔渣直接浇筑控温冷凝成型制备微晶玻璃的方法如下：将火法炼铜产生的熔融态铜熔渣，加入到电炉中以10℃/min的升温速率加热至1650℃，后以喷吹的方式加入占铜熔渣质量6%的煤粉和25%的石灰石粉，保温熔制5h，沉铁后余渣内Fe质量分数＜8%、铜的质量分数＜0.4%；将上层渣液导入300mm×300mm×10mm的模具中以10℃/s的降温速率通过冷却水循环快速冷却至600℃并保温1h，得到玻璃材料；玻璃材料以30℃/min的升温速率升温到950℃恒温析晶1h后，空冷至室温，经打磨、抛光制成300mm×300mm厚度≥7.5mm抗弯强度达89.5MPa的微晶玻璃，化学成分见表6，可用作饰面装饰等建筑材料，下层含富铜铁液态渣缓冷收集留作工业原料。

表6所制备的微晶玻璃的化学成分

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