本發明屬于微晶玻璃制備領域，并且更具體地，涉及一種用高碳鉻鐵渣制備的堇青石微晶玻璃及其制備方法。
背景技術：
以鉻鐵礦為原料，采用礦熱爐生產高碳鉻鐵時會排放高碳鉻鐵渣，其在潮濕、氧氣存在的條件下，部分3價Cr有被氧化為6價Cr的可能，在長期雨水沖刷的條件下，可溶性的Cr6+形成的有毒廢水會對土壤、地下水及江河湖海造成嚴重污染，因此對高碳鉻鐵渣進行無害化資源化利用是我國環保工作面臨的重要問題。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明對高碳鉻鐵渣進行無害化資源利用，將高碳鉻鐵渣中的Cr“牢牢固定”在材料中，使之不易被氧化，同時材料的性能要好，在機械力、酸堿腐蝕等條件下，Cr都不會被溶出。
高碳鉻鐵渣中含有的大量MgO、Al2O3與SiO2，是制備MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃的主要原料。堇青石微晶玻璃中，Cr2O3可作為堇青石晶粒的形核劑，大量堇青石晶粒及玻璃相把Cr緊密包裹，可以起到極佳的固定作用。堇青石微晶玻璃具有低的熱膨脹系數、優良的力學性能和良好的電絕緣性能性、具有廣闊的市場前景和極高的經濟價值。目前并沒有以高碳鉻鐵渣為原料制備堇青石微晶玻璃的技術研究。
本發明提出以高碳鉻鐵渣為主要原料，利用高碳鉻鐵渣中的MgO、Al2O3與SiO2作為主要化學成分，高碳鉻鐵渣中的Cr2O3作為主要的晶核劑，制備堇青石微晶玻璃的方法。
根據本發明的一方面，提供一種用高碳鉻鐵渣制備堇青石微晶玻璃的方法，包括以下步驟：
1)將高碳鉻鐵渣、石英砂和高鋁礬土按配比混勻磨礦，得到礦粉混合物；
2)將步驟1)中的混合物放入硅鉬棒高溫爐中，在非氧化性氣氛下加熱混合物熔融并澄清，得到熔融態混合物；
3)將步驟2)中的熔融態混合物澆注入預熱的模具中成型得到基礎玻璃；
4)將步驟3)中得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。
根據本發明的一個實施例，其中步驟1)中礦粉混合物的各組分配比為：高碳鉻鐵渣43-50重量份，石英砂40-43重量份，高鋁礬土10-14重量份。
根據本發明的一個實施例，高碳鉻鐵渣包括以下配比的組分：MgO24-40重量份，Al2O3 16-25重量份，SiO2 32-38重量份，CaO 0.3-0.5重量份，Fe2O3 3-8重量份，Cr2O3 6-8重量份。
根據本發明的一個實施例，其中步驟1)中將高碳鉻鐵渣、石英砂和高鋁礬土混勻磨礦使所述混合物中粒度小于規定值的顆粒占總顆粒數的90％以上。
根據本發明的一個實施例，規定值為74微米。
根據本發明的一個實施例，其中步驟2)中熔融溫度為1400℃-1500℃。
根據本發明的一個實施例，其中步驟2)中進行加熱的時間為2h-3h。
根據本發明的一個實施例，其中步驟3)中的模具預熱溫度為700℃-900℃。
根據本發明的一個實施例，以高碳鉻鐵渣中的Cr2O3為晶核劑進行步驟4)中的核化與晶化。
根據本發明的另一方面，還提供一種采用上述用高碳鉻鐵渣制備堇青石微晶玻璃的方法生產的堇青石微晶玻璃。
通過采用上述技術方案，本發明相比于現有技術具有如下優點：
本發明利用高碳鉻鐵渣中的全部化學成分，MgO、Al2O3、SiO2與Cr2O3等分別作為微晶玻璃的主要化學成分及晶核劑，高碳鉻鐵渣中的Cr因作為晶核劑被牢牢固定，制備的堇青石微晶玻璃力學性能好、抗磨性好、耐酸堿腐蝕，具有較高的經濟效益，其中的Cr具有極高的穩定性，不會進入環境造成環境污染，該方法工藝流程短，原料廉價，產品可大規模推廣應用，既解決高碳鉻鐵渣的環境污染問題，又創造較高的經濟效益。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點在與附圖結合對實施例進行的描述中將更加明顯并容易理解，其中：
圖1示出了根據本發明的用高碳鉻鐵渣制備堇青石微晶玻璃的方法的流程示意圖。
具體實施方式
應當理解，在示例性實施例中所示的本發明的實施例僅是說明性的。雖然在本發明中僅對少數實施例進行了詳細描述，但本領域技術人員很容易領會在未實質脫離本發明主題的教導情況下，多種修改是可行的。相應地，所有這樣的修改都應當被包括在本發明的范圍內。在不脫離本發明的主旨的情況下，可以對以下示例性實施例的設計、操作條件和參數等做出其他的替換、修改、變化和刪減。
本發明提供一種利用高碳鉻鐵渣為主要原料合成微晶玻璃的方法，高碳鉻鐵渣的主要化學成分為MgO、Al2O3、SiO2，另有少量的CaO、Cr2O3、Fe2O3等。以高碳鉻鐵渣為原料合成堇青石微晶玻璃，高碳鉻鐵渣中的MgO、Al2O3、SiO2是主要原料，Cr2O3是主要的晶核劑；高碳鉻鐵渣中的SiO2及Al2O3含量相對堇青石微晶玻璃較低，因此引入少量石英砂與高鋁礬土來調整原料的化學成分，以適應微晶玻璃的配方要求。
以高碳鉻鐵渣、石英砂與高鋁礬土為原料合成微晶玻璃，主要工藝流程如圖1所示，具體步驟包括：
1)將高碳鉻鐵渣、石英砂和高鋁礬土按配比混勻磨礦，得到礦粉混合物；
2)將步驟1)中的混合物放入硅鉬棒高溫爐中，在非氧化性氣氛下加熱所述混合物熔融并澄清，得到熔融態混合物；
3)將步驟2)中的熔融態混合物澆注入預熱的模具中成型得到基礎玻璃；
4)將步驟3)中得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。
其中：
步驟1)中礦粉混合物的各組分配比為：高碳鉻鐵渣43-50重量份，石英砂40-43重量份，高鋁礬土10-14重量份，其中高碳鉻鐵渣包括以下配比的組分：MgO 24-40重量份，Al2O3 16-25重量份，SiO2 32-38重量份，CaO 0.3-0.5重量份，Fe2O3 3-8重量份，Cr2O3 6-8重量份；
步驟1)中將高碳鉻鐵渣、石英砂和高鋁礬土混勻磨礦使混合物中粒度小于74微米的顆粒占總顆粒數的90％以上；
步驟2)中熔融溫度為1400℃-1500℃，步驟2)中進行加熱的時間為2h-3h；
步驟3)中的模具預熱溫度為700℃-900℃；
以高碳鉻鐵渣中的Cr2O3為晶核劑進行步驟4)中的核化與晶化。
下面參照具體實施例，對本發明進行說明。
實施例一
選用四川某鐵合金廠的高碳鉻鐵渣，其含有以下配比的組分：MgO 25.43重量份，Al2O3 23.88重量份，SiO2 35.54重量份，CaO 0.33重量份，Fe2O3 5.95重量份，Cr2O3 7.64重量份；選用河北石英砂與高鋁礬土。
將上述50重量份的高碳鉻鐵渣、40重量份的石英砂和10重量份的高鋁礬土混勻磨礦，得到礦粉混合物，其中混勻磨礦使混合物中粒度小于74微米的顆粒占總顆粒數的90％以上。然后將上述混合物放入硅鉬棒高溫爐中，升溫至1500℃在非氧化性氣氛下加熱混合物熔融2h并澄清，得到熔融態混合物。接著將得到熔融態混合物澆注入800℃預熱的模具中成型得到基礎玻璃。最后將得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。
實施例二
選用吉林某鐵合金廠的高碳鉻鐵渣，其含有以下配比的組分：MgO 40重量份，Al2O316重量份，SiO2 32重量份，CaO 0.3重量份，Fe2O3 3重量份，Cr2O3 6重量份；選用河北石英砂與高鋁礬土。
將上述43重量份的高碳鉻鐵渣、43重量份的石英砂和14重量份的高鋁礬土混勻磨礦，得到礦粉混合物，其中混勻磨礦使所述混合物中粒度小于74微米的顆粒占總顆粒數的90％以上。然后將上述混合物放入硅鉬棒高溫爐中，升溫至1500℃在非氧化性氣氛下加熱混合物熔融2.5h并澄清，得到熔融態混合物。接著將得到熔融態混合物澆注入800℃預熱的模具中成型得到基礎玻璃。最后將得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。
實施例三
選用四川某鐵合金廠的高碳鉻鐵渣，其含有以下配比的組分：MgO 24重量份，Al2O324重量份，SiO2 38重量份，CaO 0.4重量份，Fe2O3 8重量份，Cr2O3 8重量份；選用河北石英砂與高鋁礬土。
將上述45重量份的高碳鉻鐵渣、42重量份的石英砂和12重量份的高鋁礬土混勻磨礦，得到礦粉混合物，其中混勻磨礦使所述混合物中粒度小于74微米的顆粒占總顆粒數的90％以上。然后將上述混合物放入硅鉬棒高溫爐中，升溫至1450℃在非氧化性氣氛下加熱混合物熔融3h并澄清，得到熔融態混合物。接著將得到熔融態混合物澆注入700℃預熱的模具中成型得到基礎玻璃。最后將得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。
實施例四
選用四川某鐵合金廠的高碳鉻鐵渣，其含有以下配比的組分：MgO 30重量份，Al2O325重量份，SiO2 35重量份，CaO 0.5重量份，Fe2O3 6重量份，Cr2O3 7重量份；選用河北石英砂與高鋁礬土。
將上述50重量份的高碳鉻鐵渣、40重量份的石英砂和11重量份的高鋁礬土混勻磨礦，得到礦粉混合物，其中混勻磨礦使所述混合物中粒度小于74微米的顆粒占總顆粒數的90％以上。然后將上述混合物放入硅鉬棒高溫爐中，升溫至1400℃在非氧化性氣氛下加熱混合物熔融3h并澄清，得到熔融態混合物。接著將得到熔融態混合物澆注入900℃預熱的模具中成型得到基礎玻璃。最后將得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。
實施例五
其中選用吉林某鐵合金廠的高碳鉻鐵渣，其含有以下配比的組分：MgO 40重量份，Al2O3 16重量份，SiO2 38重量份，CaO 0.45重量份，Fe2O3 5重量份，Cr2O3 8重量份；選用河北石英砂與高鋁礬土。
將上述44重量份的高碳鉻鐵渣、43重量份的石英砂和14重量份的高鋁礬土混勻磨礦，得到礦粉混合物，其中混勻磨礦使所述混合物中粒度小于74微米的顆粒占總顆粒數的90％以上。然后將上述混合物放入硅鉬棒高溫爐中，升溫至1500℃在非氧化性氣氛下加熱混合物熔融2h并澄清，得到熔融態混合物。接著將得到熔融態混合物澆注入850℃預熱的模具中成型得到基礎玻璃。最后將得到的基礎玻璃依次進行退火、核化和晶化處理，得到堇青石微晶玻璃。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；如果不脫離本發明的精神和范圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明權利要求的保護范圍當中。