金鑫

摘 要：本文介绍了微晶玻璃生产工艺及技术的发展，通过对冶金渣渣性、成分的分析，探讨了冶金渣在微晶玻璃生产上的可行性。并且利用冶金渣自身所具备的显热型，节约微晶玻璃生产的热量需求，从而降低成本，更加适合市场要求。同时，为冶金渣渣资源化利用提供了良好的条件，符合当今社会对环保及固废资源循环利用的需求。

关键词：微晶玻璃；冶金渣；钢渣处理；环保；资源利用

中图分类号：TQ171 文献标识码：A

0.前言

微晶玻璃是由特定组成的基础玻璃在一定温度下控制结晶而制得的晶粒细小并均匀分布于玻璃体中的多晶复合材料。它集中了玻璃、陶瓷两者的特点，故又称之为玻璃陶瓷或结晶化玻璃。

冶炼废渣是指冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物。主要指炼铁炉中产生的高炉渣、钢渣以及有色金属冶炼产生的各种有色金属渣等。

利用废渣等固体废弃物作为微晶玻璃制备的主要原料，符合国家发展循环经济、节能减排、走资源综合利用产业化道路的发展方针和政策；并且很好地解决钢厂各类固废资源的循环利用，一旦成功，势必成为钢厂提升产业竞争力、强化节能减排、环境保护和再生资源综合利用的必然选择。

1.冶金渣种类、成分、性质分析

1.1 高炉渣

高炉渣的产量随冶炼技术及矿石的品位不同而变化。高炉渣属于硅酸盐材料。它化学性质稳定，并具有抗磨、吸水等特点，可供广泛应用。

1.2 钢渣

钢渣是炼钢过程中排出的固体废物，包括转炉渣、电炉渣等。主要成分是CaO、FeO、MgO、MnO（碱性氧化物）等，SiO2、P2O5、Fe2O3（酸性氧化物）等及Al2O3（两性氧化物）。

1.3 有色金属渣

有色金属渣水淬后大多是呈亮黑色的致密颗粒，含有大量的硅酸铁（铁橄榄石），一般达60%～70%。

有色金属渣种类繁多，目前对重金属渣中的铜、铅、镍炉渣的处理和利用研究得较多，但稀有金属渣大都未进行有效地处理和利用。

2.微晶玻璃简介

微晶玻璃是由特定组成的基础玻璃在一定温度下控制结晶而制得的晶粒细小并均匀分布于玻璃体中的多晶复合材料。它集中了玻璃、陶瓷两者的特点，故又称之为玻璃陶瓷或结晶化玻璃。

20世纪90年代初，国内在借鉴国外发达国家（主要是日本）的先进经验的基础上，采用熔融烧结法研制开发的微晶玻璃装饰板生产技术取得了突破性进展，成功地解决了基础玻璃多项关键技术难题，并投入了工业化生产。

3.冶金渣生产微晶玻璃原材料可行性探讨

钢铁行业冶金渣的主要成份以玻璃相为主，并含有少量钙铝硅酸盐结晶体，是构成玻璃陶瓷的重要成份。因此利用炉渣制备微晶玻璃为炉渣的高附加值综合利用将开辟一条有效的新途径。

以山西义望交城义望铁合金有限责任公司为例，该公司是世界较大的高端电炉金属锰系列铁合金生产企业和出口基地，年产锰铁冶炼废渣20多万吨。

该钢厂中碳锰渣化学成分分析，表1为氧化物计量结果。

（1）中碳锰渣化学成分

中碳锰渣的成分呈现出高钙、低锰的特点。

（2）中碳锰渣物相组成，如图1所示。

（3）中碳锰渣物相分析

由XRD物相分析可知，中碳锰渣主要是由氧化镁、硅酸钙和非晶态玻璃相组成，是一种典型的水淬熔渣。

根据该公司中碳锰渣的成分及物性特点，选择六元体系为基础体系，其中中碳锰渣在原材料中的掺量大于60%，所选用的辅料是廉价的矿物原料。在此基础上加入少量添加剂，调控熔体特性、成型性、核化、晶化等关键工序，形成新型体系下的特殊组织结构。

由图2XRD分析可知，中碳锰渣微晶玻璃的组织结构由物化性能优异的透辉石、斜辉石、镁透辉石和残余玻璃相组成。

从上述材质分析当中可以看出，冶金渣一般都含有大量硅酸盐，与微晶玻璃的基础成分非常接近，采用炉渣作为主要原料生产微晶玻璃，其利用率可高达50%以上。

4.冶金渣生产微晶玻璃工艺路线

目前，微晶玻璃的生产工艺主要有烧结法、压延法和模铸法，主流生产工艺为前两种，即烧结法和压延法，模铸法适用于大型的、外形复杂的微晶玻璃制品的生产。

冶金渣生产微晶玻璃一般产品为建筑装饰微晶玻璃，产品主要为平面板材，规模相对较大，拟采用生产工艺为压延法工艺。

生产主要工艺过程如下。

（1）原料车间制备好的混合料通过皮带机输送至玻璃熔窑窑头，然后经过窑头上方的可逆皮带机将混合料均匀地卸入窑头料仓。将混合料均匀地推入窑内进行熔化。热态钢渣由渣罐车运至车间后，由行车吊起，倾倒入熔窑侧壁留出的进液口，进入熔窑内与其他料液混合。

（2）熔窑卡脖处设置水平搅拌机，以提高玻璃液质量及其均匀度。冷却部设玻璃液温度冷风微调装置，调节控制流道玻璃液温度。冷却部窑压设自动控制系统，自动调节其空间压力。

（3）熔化的玻璃液经澄清、均化、冷却后，通过流液道流入成型机及压延机。玻璃液在压延机表面上压延摊平展开，再通过水包、过渡辊台形成符合宽度和厚度要求的玻璃带，经逐渐冷却至约750℃后进入退火窑。

（4）玻璃带进入结晶退火窑内，按一定的温度曲线进行调温、均热、升温、徐冷和快冷等工艺过程。出退火窑后，玻璃带温度降至70℃～80℃左右，进入冷端切裁区。

（5）玻璃带出退火窑后，先进入应急处理段，成形、退火过程中产生的不合格玻璃带经切割、落板进入下方的碎玻璃临时储仓。

（6）半成品板材进入深加工系统，对板材表面进行研磨、抛光，使其表面平整光亮，即成为正式产品，由叉车短驳至成品库。

5.市场前景分析

石材市场的发展存在自然资源减少、石材加工过程中产生的废石对环境造成污染及天然石材常具有放射性等问题。随着全球环保意识的增强，花岗石、大理石等天然石材的开采量将日趋下降。由于微晶玻璃的主要性能指标均优于天然石材，且色差小、不易吸附灰尘，易清洁维护、无放射性问题等，因而在石材市场上具有很强的竞争力。

结语

目前，国内外对于矿渣生产微晶玻璃都有一定的研究和应用。但是在利用冶金渣进行微晶玻璃制备的研究乃至实例不是很多。直接利用高温液态冶金渣生产微晶玻璃，可以利用冶金渣的物理热，充分利用资源，生产高附加值的材料，同时改变目前冶金渣利用困难的局面。

综上所述，直接利用液态高温冶金渣生产微晶玻璃的技术极具重要价值，不但能降低微晶玻璃的生产成本，而且可以有效地缓解钢厂冶金渣资源综合利用的瓶颈，具有很高的经济效益和良好的社会价值。

参考文献

[1]王静. MgO-Al2O3-SiO2透明微晶玻璃结构与性能的研究[D].武汉理工大学，2013：16-17.