本發(fā)明涉及一種高爐渣回收利用技術，特別是指一種熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法。
背景技術：
高爐冶煉時，每冶煉一噸生鐵一般產生300～600kg的爐渣，即使對于含鐵品位65％左右的優(yōu)質原料，渣量也達到185～250kg/t，這樣每年我國的高爐渣產出量有上億噸。目前，高爐渣主要用于生產礦粉，以替代水泥。隨著水泥價格走低，高爐渣生產礦粉的利用附加值下降，不少科研單位和企業(yè)都在積極研究高爐渣的其它利用途徑。
發(fā)泡玻璃又稱多孔玻璃或泡沫玻璃，是一種氣孔率在90％以上，由均勻的氣孔組成的隔熱玻璃。泡沫玻璃板因其具有重量輕、導熱系數(shù)小、吸水率小、不燃燒、不霉變、強度高、耐腐蝕、無毒、物理化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點被廣泛應用于石油、化工、地下工程、國防軍工等領域，能達到隔熱、保溫、保冷、吸音之效果，另外還廣泛用于民用建筑外墻和屋頂?shù)母魺岜?，隨著人類對環(huán)境保護的要求越來越高，泡沫玻璃將成為城市民用建筑的高級墻體絕熱材料和屋面絕熱材料。
發(fā)泡玻璃通常以廢玻璃、粉煤灰、非金屬礦物等富含玻璃相的物質為基礎原料，將其混合破碎球磨經稱量到耐熱不銹鋼模盒進入發(fā)泡窯內加熱發(fā)泡，后經人工脫模退火窯退火成玻璃毛胚等工藝制備而成的。發(fā)泡玻璃生產的原料成分不同，發(fā)泡時間及溫度不易控制，影響發(fā)泡玻璃的質量。傳統(tǒng)的發(fā)泡玻璃生產工藝需要用模盒燒結，人工脫模、經退火窯冷卻，此工藝的缺點是：耗費大量勞動力，模盒損耗量大，生產效率低，導致產品生產成本大幅提高，產品很難大范圍推廣。
申請?zhí)枮?01410369822.7的中國發(fā)明專利申請公開了一種熔融法制備高爐渣基泡沫玻璃的方法，該方法將高爐渣40～90重量份與石英砂10～40重量份按比例混合均勻、研磨后置于容器內，并在1100～1600℃的熔化爐中熔融0.5～8小時；將得到的熔體直接澆鑄在900～1300℃的熱模具上，在澆鑄成型的同時借助氣管通入氣體形成氣孔，并保溫0.5～8小時后降溫至室溫，脫模后得到泡沫玻璃；對得到的泡沫玻璃進行切割、打磨、拋光后得到最終產品。該方法所得到的泡沫玻璃無需引入任何發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑等外加劑，節(jié)約了生產成本；制備過程不需要將礦渣原料加熱熔融、水淬后再冷卻進行燒結，節(jié)省了能源，簡化了生產工序。
上述方法中，高爐渣等基礎原料以常溫狀態(tài)進入流程，生產中需要進行加熱熔融，熔融溫度達到1000℃以上，因此能耗較高，生產成本較大。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠顯著降低生產能耗的熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，利用取自高爐出渣口的熔融高爐渣直接生產發(fā)泡玻璃。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，它以高爐渣作為一種主要原料生產發(fā)泡玻璃，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中在線產生的冶金爐渣，從高爐出渣口取得后，以高溫熔融狀態(tài)直接與其他原料混合，最終制得發(fā)泡玻璃。
優(yōu)選地，所述高爐渣的初始溫度在900℃±50℃。
優(yōu)選地，該方法采用如下質量份的原料：高爐渣26～70份；玻璃29～70份；發(fā)泡劑0.1～3.9份；穩(wěn)泡劑0.1～0.9份；助熔劑0.1～0.9份。
優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為白云巖、石灰?guī)r、純堿、焦炭、碳化硅中的一種或幾種組合，顆粒度以標準篩目數(shù)計均在200目以上(本發(fā)明中，200目以上是指顆粒能過200目標準篩)。
優(yōu)選地，所述穩(wěn)泡劑為磷酸鹽、硼酸鹽、Al2O3、ZnO、ZrO2中的一種或幾種組合，顆粒度以標準篩目數(shù)計均在200目以上。
優(yōu)選地，所述助熔劑為氟硅酸鈉、硼砂、冰晶石、硫酸鈣、MnO2中的一種或幾種組合，顆粒度以標準篩目數(shù)計均在200目以上。
優(yōu)選地，所述玻璃為粉末狀態(tài)，顆粒度以標準篩目數(shù)計在200目以上。
優(yōu)選地，該方法具體包括下述步驟：1)準確稱取按質量計玻璃29～70份，發(fā)泡劑0.1～3.9份，穩(wěn)泡劑0.1～0.9份，助熔劑0.1～0.9份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；2)從高爐出渣口取26～70份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入加熱爐內，保溫7～15min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至900～1000℃，保溫12～20min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火工藝得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出，自然冷卻后即得發(fā)泡玻璃。該方法以熔融高爐渣和玻璃為主要原料，科學地加入了發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和助熔劑，簡化了生產工藝，改善了傳統(tǒng)發(fā)泡玻璃生產工藝復雜的弊端。
優(yōu)選地，該方法具體包括下述步驟：1)準確稱取按質量計玻璃45～60份，發(fā)泡劑1.5～3.0份，穩(wěn)泡劑0.3～0.7份，助熔劑0.4～0.8份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；2)從高爐出渣口取35～65份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入加熱爐內，保溫8～12min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至950～990℃，保溫15～18min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火工藝得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出，自然冷卻后即得發(fā)泡玻璃。
本發(fā)明的有益效果在于：
1)該方法以玻璃體含量高的熔融高爐渣為主要原料，充分利用熔融高爐渣的余熱和二次資源，節(jié)能環(huán)保的同時，每噸發(fā)泡玻璃生產成本降低約40元，降幅達10％左右；
2)通過控制加熱爐爐內溫度和物料加入速度可制得堆積密度為300～1300kg/m3、吸水率為10～110％、孔徑大小為1.2μm～420μm的發(fā)泡玻璃；
3)所制得的發(fā)泡玻璃具有輕質多孔、孔隙率高且孔隙細膩均勻、保水率高、吸附容量大等特點，可廣泛應用于各種裝配式建筑和海綿城市建設，其重量輕便于施工，增強了耐震性，減輕土石對構造物的壓力并抑制軟弱地盤上建筑物的下沉。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
實施例1
熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末70份，發(fā)泡劑0.1份，穩(wěn)泡劑0.2份，助熔劑0.1份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取29份熔融高爐渣于加熱爐中，噴入到加熱爐內保溫8min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至1000℃，保溫15min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡、退火得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為300kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為25μm的發(fā)泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數(shù)計在200目以上。所述發(fā)泡劑為白云巖，顆粒度均為250目以上。所述穩(wěn)泡劑為磷酸鹽，顆粒度均為250目以上。所述助熔劑為氟硅酸鈉，顆粒度均為250目以上。
利用本實施例得到的發(fā)泡玻璃具有比重小、吸水保水性強且其孔徑大小使其具有優(yōu)良的透氣性，因此可以防蟲抑菌、疏松土壤、改善土壤結構的特點。將本實施例得到的發(fā)泡玻璃破碎成1～4mm顆粒狀，可適用于粘土、障礙性土、鹽堿地土壤改良劑等，同時適用于城市綠化、屋頂綠化、停車場綠化、室內園藝；沙漠、荒山改造等農業(yè)綠化領域。
實施例2
熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末29份，發(fā)泡劑3.9份，穩(wěn)泡劑0.3份，助熔劑0.8份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取70份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫7min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至950℃，保溫20min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為500kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為250μm的發(fā)泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數(shù)計在300目以上。所述發(fā)泡劑為石灰?guī)r，顆粒度均為300目以上。所述穩(wěn)泡劑為硼酸鹽，顆粒度均為300目以上。所述助熔劑為硼砂，顆粒度均為300目以上。
本實施例得到的發(fā)泡玻璃，由于生產原料的特點使其具有防火、防水，無毒、耐腐蝕、防蛀，不易老化，無放射性、絕緣，防磁波、防靜電，機械強度高等特點，同時由于工藝上的特點使其具有獨立的氣泡，因此可以與各類泥漿粘結性好的特性。因此將本實施例得到的發(fā)泡玻璃制成板狀可適用于墻壁內部填充材料，橋梁、高層建筑的吸水鋪面、高速公路高層建筑的吸水鋪面、農業(yè)暗渠排水等設施基礎建設，由于其重量輕因此便于施工，增強了耐震性，減輕土石對構造物的壓力并抑制軟弱地盤上建筑物的下沉。
實施例3
熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末40份，發(fā)泡劑3.5份，穩(wěn)泡劑0.5份，助熔劑0.6份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取59份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫10min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至1000℃，保溫12min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為800kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為350μm的發(fā)泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數(shù)計在450目以上。所述發(fā)泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩(wěn)泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發(fā)泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發(fā)泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數(shù)，水中不長綠苔，植物健康生長。
實施例4
熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末49份，發(fā)泡劑2.8份，穩(wěn)泡劑0.8份，助熔劑0.9份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取51份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫12min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至900℃，保溫12min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為1100kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為420μm的發(fā)泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數(shù)計在500目以上。所述發(fā)泡劑為焦炭和碳化硅按照質量比1:1的組合，顆粒度均為500目以上。所述穩(wěn)泡劑為ZnO和ZrO2按照質量比1:1的組合，顆粒度均為500目以上。所述助熔劑為硫酸鈣和MnO2按照質量比1:1的組合，顆粒度均為500目以上。
利用本實施例得到的具有孔徑大小為420μm的獨立氣泡的發(fā)泡玻璃，使其具有高吸附凈化水質的特性，將本實施例得到的發(fā)泡玻璃破碎后投入水源中，可用于河水污水、生活污水、水產養(yǎng)殖水等水質凈化，分解水中污物；水岸護堤，降低河岸、海岸、堤壩的上部壓力。
實施例5
熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末55份，發(fā)泡劑3.0份，穩(wěn)泡劑0.5份，助熔劑0.5份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取50份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫10min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至970℃，保溫17min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為810kg/m3、吸水率為121％、孔徑大小為380μm的發(fā)泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數(shù)計在450目以上。所述發(fā)泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩(wěn)泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發(fā)泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發(fā)泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數(shù)，水中不長綠苔，植物健康生長。
實施例6
熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末60份，發(fā)泡劑2.0份，穩(wěn)泡劑0.7份，助熔劑0.4份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取35份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫12min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至990℃，保溫18min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為650kg/m3、吸水率為95％、孔徑大小為210μm的發(fā)泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數(shù)計在450目以上。所述發(fā)泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩(wěn)泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發(fā)泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發(fā)泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數(shù)，水中不長綠苔，植物健康生長。
實施例7
熔融高爐渣生產發(fā)泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末45份，發(fā)泡劑1.5份，穩(wěn)泡劑0.3份，助熔劑0.8份，將各個組分混合均勻，得到發(fā)泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取65份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發(fā)泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫8min；再將加熱爐內的溫度調節(jié)至950℃，保溫15min；使發(fā)泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發(fā)泡及退火得到燒結膨化發(fā)泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發(fā)泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為960kg/m3、吸水率為108％、孔徑大小為410μm的發(fā)泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數(shù)計在450目以上。所述發(fā)泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩(wěn)泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發(fā)泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發(fā)泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數(shù)，水中不長綠苔，植物健康生長。