專利名稱：：一種建筑材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種利用液態(tài)爐渣直接生產(chǎn)節(jié)能型建筑材料的方法以及由該方法得到的節(jié)能型建筑材料。
背景技術(shù)：
：改革開放以來，我國(guó)對(duì)于工業(yè)廢料的利用比較重視，特別在近十幾年對(duì)于工業(yè)廢渣的利用取得了可喜的成績(jī)，工業(yè)廢渣利用率不斷上升。按照常規(guī)，工業(yè)爐廢渣大致有下列用途固態(tài)干(塊)渣主要用于修筑公路、鐵路、地基工程、熔煉礦棉的原料或作混凝土骨料，水淬渣大量用作水泥混合材(填料)，還有少量爐渣轉(zhuǎn)化成膨珠用作建筑材料輕骨料。無論上述那種利用方式，他們的共同特點(diǎn)是只是利用了經(jīng)過冷卻、呈常溫冷凝狀態(tài)的工業(yè)爐渣，而這些爐渣從原本高溫熔融狀態(tài)下冷卻過程所釋放出來的熱能(也就是它們的熔融顯熱)卻沒有得到絲毫的利用，全部被白白浪費(fèi)了。與此同時(shí)，在熔渣沖成水淬渣的過程中還耗費(fèi)了大量的水資源，并形成不同程度的環(huán)境污染。如杲對(duì)于工業(yè)爐渣的利用不僅僅停留在冷態(tài)廢渣的利用上，將爐渣從高溫狀態(tài)冷卻至常溫狀態(tài)時(shí)所釋放出來的熱量(即顯熱)同時(shí)利用起來生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品，將大幅度降低該產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗。也就是不僅利用冷態(tài)廢渣，同時(shí)也利用了工業(yè)熔渣的顯熱。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，近幾年冶金、電力等工業(yè)有了突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)，隨之而來的是各種工業(yè)熔渣的產(chǎn)生量也將達(dá)到了空前的數(shù)量，再加上其它熔渣，據(jù)統(tǒng)計(jì)2005年全國(guó)工業(yè)熔渣的產(chǎn)生總量達(dá)到3億~3.5億噸。其中包括煉鐵高爐熔渣、煉鋼熔渣、鐵合金熔渣、有色冶煉熔渣、電廠旋風(fēng)燃燒室液態(tài)排渣等，這些熔渣的出爐溫度均在1300~1400。C左右，最高可達(dá)15001600。C。一般而言，1噸熔渣帶有16001800MJ熱量，大約相當(dāng)于5561kg標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量。如杲以2005年全國(guó)工業(yè)熔渣產(chǎn)生量3.5億為計(jì)算基礎(chǔ)，這部分熔渣因完全沒有利用其顯熱，所浪費(fèi)的熱能大致相當(dāng)于2800萬噸原煤。如果再加上固體爐渣轉(zhuǎn)化為水泥、礦渣棉等二級(jí)制品所消耗的能源，其數(shù)量就更多了。假設(shè)這一部分熔渣顯熱全部被利用起來，雖然從節(jié)能的絕對(duì)量來看并不是很多，大約占全國(guó)年總能源消耗量的1~2%，由于是顯熱利用，就有可能取得舉一反三的效果。由于處理高溫熔融物有一定難度，因此在過去生產(chǎn)上采取的各種處理工藝都無法回收熔渣的顯熱。但是從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，回收這一部分顯熱并有效地加以利用是十分必要的，即便只能夠回收一部分，也將能夠得到可觀的回報(bào)。到目前為止，以高爐熔渣顯熱回收工藝為代表的熔渣顯熱回收工藝有以下兩種(1)噴吹法高爐礦渣棉生產(chǎn)工藝我國(guó)在上世紀(jì)50年代之前，就在高爐渣溝末端，在噴嘴中通以壓縮空氣或高壓蒸汽作為噴吹介質(zhì)，將未經(jīng)任何調(diào)質(zhì)、調(diào)溫處理的熔融高爐渣直接噴吹成礦渣棉纖維。雖然此方法充分利用了熔渣的顯熱，生產(chǎn)成本很低，價(jià)格也便宜，但因我國(guó)的高爐渣均為堿性渣，料性短，并不適合直接成纖，所以這種礦渣棉纖維直徑短且粗，加之生產(chǎn)和施工過程對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，不為用戶歡迎，早已經(jīng)被淘汰。(2)風(fēng)淬造粒顯熱回收工藝20多年前，日、德、英等國(guó)開始進(jìn)行高爐熔渣顯熱回收技術(shù)的開發(fā)研究工作，其主要內(nèi)容為熔渣的干式造粒和流動(dòng)床熱交換技術(shù)，回收的熱量可轉(zhuǎn)換成蒸汽或高溫?zé)犸L(fēng)。見文獻(xiàn)胡峻鴿，國(guó)內(nèi)外高爐渣綜合利用技術(shù)的發(fā)展及對(duì)鞍鋼的建議[J，鞍鋼技術(shù)，2003(3)，8~11。據(jù)介紹可回收熔渣顯熱的70%左右，同時(shí)產(chǎn)生的粒狀渣球也可作為水泥填料或輕骨料使用，但是這些產(chǎn)品僅屬于半成品，經(jīng)濟(jì)價(jià)值仍然不是很高，在國(guó)內(nèi)也未見有類似使用的報(bào)道。對(duì)于如何有效的利用這些大量的、有待于開發(fā)利用的工業(yè)熔渣顯熱，是一個(gè)全新的課題。建筑行業(yè)是我國(guó)最大的耗能大戶，建筑業(yè)在建造和使用過程中直接消耗的能源占全社會(huì)總能耗的30%左右，使用鋼材、水泥等建筑材料的生產(chǎn)能耗占16.7。/。，這兩者相加為46.7%，單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2~3倍。所以建筑材料行業(yè)的節(jié)能已經(jīng)刻不容緩。本發(fā)明人認(rèn)為應(yīng)將這工業(yè)熔渣顯熱用于使用最廣泛、產(chǎn)品產(chǎn)量最大和耗能較多的生產(chǎn)項(xiàng)目上，也即應(yīng)用于建筑材料業(yè)的節(jié)能上。各種冶煉高爐每天都要排放大量的高溫液態(tài)渣，如煉鋼水淬渣、煉鐵水淬渣等都是冶煉高爐高溫液態(tài)渣排入水中的產(chǎn)物。在冶煉廠這些水淬渣堆積如山，不僅侵占場(chǎng)地，而且污染環(huán)境。利用高爐水淬渣開發(fā)飾面材料是水淬渣綜合利用的一個(gè)途徑，國(guó)內(nèi)外已有這方面的報(bào)道。如見以下文獻(xiàn)1.SlotRJ，JohnA.Thefabricationofglass-ceramicmaterialsbasedonblastfurnaceslag誦Areview.[JjJournaloftheCanadianCeramicSociety,1976(45):63~67;2.韓克峰，高爐水渣細(xì)磨產(chǎn)品在全尾砂膠結(jié)充填中的應(yīng)用J，金屬礦山，2001(7):45~47;3.崔運(yùn)成，孫雪玉，金亞東等，高爐渣的化學(xué)綜合利用[J，松il學(xué)刊(自然科學(xué)版)，1997(3):25~26;4.ToshikazuSakuraga，日本煉鋼工業(yè)高爐渣與鋼渣利用現(xiàn)狀[C，冶金渣處理與利用國(guó)際研討會(huì)，1999。但水淬渣在利用過程中的干燥、粉磨處理不僅要耗去大量的能量，而且冶煉高溫液態(tài)渣所攜帶的大量余熱也會(huì)被白白浪費(fèi)。因此，研究將冶煉高爐排放的高溫液態(tài)渣不經(jīng)水淬直接進(jìn)行處理，制作建筑材料的節(jié)能新工藝具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了長(zhǎng)期深入的研究，并最終通過提供一種新的節(jié)能型建筑材料及其制備方法而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新的節(jié)能型建筑材料。本發(fā)明的節(jié)能型建筑材料包括液態(tài)爐渣和輔助原料，其特征在于，按原料的總重量計(jì)，所述液態(tài)爐渣的用量為70~90D/。，其余為輔助原料；所述輔助原料包括骨架形成劑、助熔劑和澄清劑。優(yōu)選地，本發(fā)明所迷建筑材料中的所述骨架形成劑選自石英巖、硅砂和白頁巖中的一種或更多種。所述助熔劑優(yōu)選選自鐵礦尾礦、螢石、鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、硅酸鈉和氟硅酸鈉中的一種或更多種，更優(yōu)選選自鐵礦尾礦或硅酸鈉或鉀長(zhǎng)石中的一種或更多種。所述澄清劑優(yōu)選選自硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽和砷氧化物中的一種或更多種，更優(yōu)選選自優(yōu)選選自純堿、芒硝和硝酸鈉中的一種或更多種。用于本發(fā)明建筑材料中的所述液態(tài)爐渣優(yōu)選選自冶煉渣和精煉渣，更優(yōu)選選自煉鐵高爐熔渣、煉鋼熔渣、鐵合金熔渣、有色冶煉熔渣和電廠旋風(fēng)燃燒室液態(tài)排渣。所述液態(tài)爐渣的溫度優(yōu)選為1300~1600'C。在本發(fā)明所述的建筑材料中，所述輔助原料不含有毒有害物質(zhì)，優(yōu)選還包括成核劑，如CaO、MgO、FeO、ZnO等各種金屬氧化物。優(yōu)選地，用于本發(fā)明所述建筑材料的所述輔助原料按原料的總重量計(jì)包含10~30%的石英巖、3~8%的鐵礦尾礦和3~8%的Na2C03，所述建筑材料中各組分的重量百分比之和是100%。更優(yōu)選地，所述輔助原料按原料的總重量計(jì)包含20~30%的石英巖。本發(fā)明所述的建筑材料優(yōu)選為爐渣飾面玻璃、爐渣玻璃磚、爐渣玻璃管、爐渣微晶玻璃、爐渣地磚或爐渣鑄石。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明所述的建筑材料包含按重量計(jì)3545。/。的Si02、10~15%的A1203、2030。/。的CaO、5~10%的MgO和1.5~3.5%的Fe203，所述建筑材料中各組分的重量百分比之和是100。/o。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備本發(fā)明所述節(jié)能型建筑材料的方法，該方法包括將熔融態(tài)的爐渣與輔助原料混合。優(yōu)選地，在本發(fā)明方法中，所述輔助原料在混合前被預(yù)熱至400-800。C。優(yōu)選地，在本發(fā)明方法中，將所述熔融態(tài)的爐渣澆注在所述輔助原料上。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明方法還包括如下步驟將所述液態(tài)爐渣與輔助原料混合后在熔融態(tài)下保溫60-120分鐘，然后降溫，出料成型，脫模并退火。優(yōu)選地，在本發(fā)明方法的保溫過程中，通過爐前觀測(cè)、挑料或拉絲來確定配合料的熔化情況。在本發(fā)明方法中，所述退火優(yōu)選是按如下步驟進(jìn)行的將脫模后的建筑材料送入退火爐中，在500-700。C下保持15-60分鐘后自然降溫至室溫；或者將脫模后的建筑材料直接放入膨脹珍珠巖中用自身的余熱退火。在本發(fā)明方法中，所述的退火爐優(yōu)選是間歇式退火爐，更優(yōu)選為馬弗爐。本發(fā)明利用工業(yè)熔渣及其顯熱生產(chǎn)的新型節(jié)能建筑材料具有明顯的節(jié)能效果，在生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)能耗以及在使用過程中的使用能耗均較普通建筑材料有較大幅度的降低；同時(shí)不占用任何耕地；在生產(chǎn)過程中不增加新的污染源；具有較好的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本發(fā)明的具體節(jié)能型建筑材料品種包括爐渣飾面玻璃、爐渣玻璃磚、爐渣玻璃管、爐渣微晶玻璃、爐渣地磚、爐渣鑄石等。本發(fā)明以煉鐵廠高爐排放的高溫?zé)掕F液態(tài)爐渣為主要原料，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，采用合適的工藝和外加料可以利用溫度高達(dá)1400150(TC的煉鐵液態(tài)爐渣直接制成各項(xiàng)技術(shù)性能滿足飾面材料性能要求的飾面玻璃。這種液態(tài)渣飾面玻璃的主要性能滿足有關(guān)飾面材料的技術(shù)性能要求，力學(xué)性能、化學(xué)性能和外觀裝飾效果均優(yōu)于天然大理石、花崗巖，可作為建筑裝飾。煉鐵液態(tài)爐渣摻量達(dá)70%~90%,并且液態(tài)渣所攜帶的大量余熱得以充分利用，因此，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)能效果明顯的特點(diǎn)。圖l為本發(fā)明制備新的節(jié)能型建筑材料的方法的一個(gè)具體實(shí)施方式的工藝流程圖。具體實(shí)施方式原料所采用原材料液態(tài)渣的物理性能煉鐵液態(tài)爐渣溫度為1400~1500"C時(shí)，粘度O.002~0.200Pa'S,密度34g/cm3，液態(tài)渣的化學(xué)成分見表l。表l煉鐵液態(tài)爐渣的主要化學(xué)成分(重量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>輔助原料石英巖，鐵礦尾礦(曬干后無需再加工)，純堿細(xì)粉，粒徑小于100目；硅酸鈉水玻璃；各種金屬氧化物成核劑等。石英巖、鐵礦尾礦與其他輔助原料按各種不同的配比人工稱量、篩混制備。鐵礦尾礦是礦山在選取鐵精礦粉后排放的廢渣尾砂，排放量十分大。用鐵礦尾礦作為輔助原料熔制高級(jí)飾面玻璃材料也是尾礦綜合利用，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)有效途徑。鐵礦尾礦建筑材料不僅是礦石資源的再利用，而且也能凈化環(huán)境，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，變廢為寶。實(shí)驗(yàn)以河北唐山開平鐵礦廠的鐵礦尾礦為輔助原料，進(jìn)行了液態(tài)渣直接熔制節(jié)能型建筑材料的試驗(yàn)研究。鐵礦尾礦的顏色為棕褐色，粉狀，細(xì)度小于28目。其主要礦物是石英、長(zhǎng)石、硫鐵礦。該鐵礦尾礦氧化物含量見表2。表2鐵礦尾礦的主要化學(xué)成分(重量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>用液態(tài)爐渣制備液態(tài)爐渣飾面玻璃1.工藝流程根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，液態(tài)爐渣飾面玻璃熔制的工藝流程如圖l所示。2.操作過程把石英巖、鐵礦尾礦等輔助原料加入到坩堝中，在600。C左右預(yù)燒5min左右。再將直接從高爐中排放出的溫度為1400~1500'C煉鐵高溫液態(tài)爐渣澆注在坩堝中的輔助原料上，并在1400~1500""C保溫60~120min，之后降溫出料成型，得到均質(zhì)的爐渣玻璃。在保溫過程中，通過爐前觀測(cè)、挑料、拉絲等方式來確定坩堝中配合料的熔化情況。當(dāng)挑料、拉絲發(fā)現(xiàn)坩堝中的配合料已完全熔融、?；?，且無浮渣、未融砂粒、氣泡后，再將爐溫下降100~250'C，并保持1020min后取出蚶堝澆注或壓制成型。成型模具為鐵板，成型尺寸為70mmX70mmX10mm，100mmX10mmX10mm。經(jīng)過2~3min玻璃脫模并送入馬弗爐中退火，退火溫度520620。C。玻璃在該溫度保持1560min左右后切斷電源在爐中自然降溫至室溫取出。也可將脫模的玻璃直接放入膨脹珍珠巖中用自身的余熱退火。通過反復(fù)試驗(yàn)，確定了液態(tài)爐渣玻璃的化學(xué)成分，其化學(xué)成分包括(重量％):Si0235~45，Al2O310~15，CaO20-30，MgO5~10，F(xiàn)e2031.5~3.5。液態(tài)爐渣?；闹饕に噮?shù)為液態(tài)渣用量(占配合料的重量％):70~80，輔助原料用量(占配合料的重量％):石英巖10~30，鐵礦尾礦3~8,Na2C033~8;配合料熔成率>85%;熔化溫度1400~1450'C;成型溫度1200~1300°C;退火溫度560~640。C。可見，液態(tài)爐渣玻璃中爐渣用量配比較大，輔助原料少且不用工業(yè)原料；?；瘻囟冗m中；成型及退火溫度范圍較大。另外，鐵鈣含量高時(shí)，壓制成型的玻璃表面有冷紋，脫模后的玻璃宜用廂式爐退火，用燧道爐退火容易炸裂。3.液態(tài)渣?；挠绊懺诓；囼?yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，輔助原料對(duì)液態(tài)渣的?；芰τ绊戄^大未加輔助原料的液態(tài)渣，熔體粘度較小，能大部分?；?，只有少部分成鑄石體，玻璃中有氣泡，對(duì)坩堝侵蝕較大；加入10%~30%石英巖時(shí)，熔體粘度增大，對(duì)坩堝侵蝕減小，能全部?；?；加入10%~30%石英巖、純堿(5%~10%)時(shí)，氣泡減少、甚至消失；加入20%~30%石英巖、鐵礦尾礦(3%~8%)及純堿(3%~8%)時(shí)，氣泡減少或消失，玻璃的耐酸性能也明顯提高，熔體純化。另外，試驗(yàn)表明，不同冶煉廠排放的液態(tài)渣其化學(xué)組成的波動(dòng)對(duì)其?；绊懖幻黠@，?；貜?fù)性好，工藝穩(wěn)定。采用直接?；に嚂r(shí)，若只加入石英巖，容易形成料疙疼，未熔砂粒也容易造渣上浮。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入適量的石英巖、鐵礦尾礦及純堿(3%~8%)等免輔助原料在澆上液態(tài)熔淦后上浮成渣，使液態(tài)渣得到均勻?；?.1輔助原料對(duì)?；挠绊憼t渣中CaO+MgO高達(dá)400/。以上，雖然Ah03含量也較多，但在MgO和S03的作用下，Al203多呈堿性分解，所以爐渣的堿度較大，容易使熔體產(chǎn)生不混熔現(xiàn)象而形成富鈣玻璃相與富硅鋁玻璃相，這不僅是爐渣局部鑄石化的原因，而且也是普通爐渣玻璃耐酸性能較差的原因。試驗(yàn)表明，在1。/。H2S04溶液中這種爐渣玻璃絲浸泡8天就被完全分解，變成白色固體。另外，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)玻璃的析晶溫度范圍也較寬，析晶速度較快，容易炸裂。加入石英巖后，玻璃的耐酸性能和析晶性能有明顯改善。加入純堿后，玻璃中氣泡消失，但玻璃的耐酸性能明顯降低。加入適量鐵礦尾礦，能提高液態(tài)爐渣的?；芰Α＿@是因?yàn)樵诟哜}的熔體中有利于Fe〃、Fe〃參與Si-0網(wǎng)絡(luò)。但鐵礦尾礦過多時(shí)，熔體的析晶溫度偏高。適當(dāng)調(diào)整八1203/Si02比例，可使Al203與Si02形成復(fù)合陰離子Al2Si074-，提高煉鐵液態(tài)爐渣的?；芰?。如果熔體中Al203/Si02過小，則2入1281074+38102=4入13++58!044-，A產(chǎn)增多，粘度降低、?；芰档?。*Al203/CaO小于l時(shí)，增加Ah03，粘度增大；當(dāng)Al20s/CaO大于l時(shí)，增加Al203粘度變小。在煉鐵液態(tài)爐渣中，增加MgO的含量，有利于?；?，但當(dāng)MgO含量大于10%~12%時(shí)，由于超過了熔渣的最大溶解能力，熔體中就有難溶解的固相物(方鎂石)出現(xiàn)，粘度顯著增大。3.2氣氛對(duì)?；挠绊懺谝簯B(tài)爐渣玻化的過程中，用還原氣氛熔制時(shí)，熔體的亮度不均勻，熔體的析晶溫度升高，成型時(shí)還會(huì)有富鐵圓珠析出。改用氧化氣氛熔制后，熔體的亮度均勻，成型時(shí)無富鐵圃珠析出。這是因?yàn)檫€原氣氛使熔體中Fe"增多，而Fe"使熔體分相。而在氧化氣氛中，熔體中的MS(金屬硫化物)吸附空氣中的02后一步步硫酸化，放出S02氣體，MO(金屬氧化物)(CaO、MgO、FeO、ZnO等)因表面張力很大而遷離熔體表面進(jìn)入到熔體之中，促成熔體?；?。3.3浮渣的成因和消除在液態(tài)爐渣?；倪^程中，熔體表面有泡沫浮渣及料疙疼。通過試驗(yàn)分析，產(chǎn)生浮渣和料疙瘩的原因是由于熔體對(duì)外加輔助原料的潤(rùn)濕性不好以及輔助原料的過度預(yù)燒所致。爐渣熔體對(duì)輔助原料的潤(rùn)濕性好時(shí)，輔助原料容易在熔體中擴(kuò)散，有利于熔體均化。否則就易于聚集而燒結(jié)成團(tuán)，在液態(tài)渣排放到外加料中后很快分層，外加料上浮于液態(tài)渣的表面，渣液則下沉?；癄t中的坩堝后，到坩堝的底部。這樣外加料就不能分散于液態(tài)渣中，液態(tài)渣與外加料接觸界面小，影響兩者之間的傳質(zhì)，使之不能進(jìn)行有效的硅酸鹽反應(yīng)而影響液態(tài)渣的?；?。其機(jī)理是外加的輔助原料的固體顆粒在爐渣熔體和氣泡這兩相之間的分布取決于固體顆粒與渣液、固體顆粒與氣泡以及渣液與氣泡之間的界面張力8L'S、Sg'S、8L'g這三個(gè)值的大小。8L.g〉Sg'S+SL.S時(shí)固體顆粒存在于渣液-氣泡界面，這時(shí)固體顆粒不能完全被渣液所包裹，熔化、溶解較慢；8L*S>8g*S+81^《時(shí)，固體顆粒存在于氣泡中，這時(shí)固體顆粒被氣體包裹，不能與渣液直接接觸，因此難以熔化、溶解，最終起到穩(wěn)泡的作用，促成固體顆粒團(tuán)聚、泡沫浮渣形成；Sg*S>8L*S十SL.g時(shí)，固體顆粒進(jìn)入渣液中，這時(shí)固體顆粒完全被渣液包裹，有利于熔化、溶解，使浮渣減少或消失。在外加輔助原料中引入鐵礦尾礦后熔渣能較快地進(jìn)入到混合輔助原料之中，泡沫浮渣及料疙瘩明顯減少或消失，熔體得到澄清和均化。為此，我們?cè)跐M足?；那疤嵯?，盡可能選擇容易被渣液潤(rùn)濕的外加料，使外加料與渣液的界面張力小，提高外加料在渣液中的擴(kuò)散能力。此外，外加料料堆是否進(jìn)行了適當(dāng)?shù)念A(yù)燒，情形也不一樣。料堆未進(jìn)行預(yù)燒時(shí)，料粉散，不容易被渣液浸濕，容易漂浮在渣液面上。料堆經(jīng)過預(yù)燒后，不僅使其密度增大，沉漬于渣液中，也易被潤(rùn)濕，促進(jìn)硅酸鹽反應(yīng)進(jìn)行。但預(yù)燒過度時(shí)，因料堆燒結(jié)，渣液不能完全滲透而形成料疙瘩或上浮于熔體表面或被熔體包裹成為玻璃夾雜。通過上述工藝的適當(dāng)調(diào)整，通過外加料料堆的有效滲透和擴(kuò)散，并利用外加料分解釋放出的氣體的攪拌作用，使液態(tài)渣與外加料能夠充分混合，界面不斷更新，使外加料迅速熔解、熔體得到均化，而不是通過人工或機(jī)械攪拌。4.液態(tài)渣玻璃的成型、退火液態(tài)渣玻璃由于四面體[Fe3+04中的Fe"和八面體Fe2+06I中的Fe2+具有較強(qiáng)的著色能力，使其顏色較深，阻止了輻射熱透過玻璃液，因而透熱性較差；而且在析晶溫度范圍其析晶速度較快，晶體成長(zhǎng)快，在成型厚度較大時(shí)，玻璃內(nèi)部會(huì)析出鑄石體，形成很大的應(yīng)力使玻璃開裂。同時(shí)，也因散熱慢，在熱空氣中玻璃表面被氧化成Fe203、Fe304而呈現(xiàn)淺鐵紅顏色。液態(tài)爐渣玻璃較為合適的成型厚度為515mm。液態(tài)渣玻璃成型脫膜后應(yīng)盡快地送入退火爐中退火，應(yīng)采用間歇式退火爐，不宜采用底輥式隧道窯退火。當(dāng)Fe203含量大于29。/。，玻璃碎裂成層片狀。液態(tài)爐渣玻璃較為合適的退火溫度范圍為560~640°C。5.液態(tài)爐渣飾面玻璃試驗(yàn)結(jié)果熱分析表明液態(tài)爐渣飾面玻璃的Tg為657°C,Tx-Tg為163。C。試驗(yàn)表明，爐渣成分的正常波動(dòng)對(duì)其玻化性能無明顯影響，?；貜?fù)性好，工藝穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)。5.1液態(tài)爐渣飾面玻璃性能檢測(cè)液態(tài)爐渣飾面玻璃目前國(guó)內(nèi)尚無檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。本研究參照GB11947一89陶資釉面磚的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)玻化樣品進(jìn)行了檢測(cè)。5.1.1外觀性能經(jīng)退火后的液態(tài)爐渣飾面玻璃漆黑光亮，均勻一致無色差，無氣泡無疵點(diǎn)。表面可磨拋加工，磨拋后平整如鏡，經(jīng)GZ-II光電光澤計(jì)檢測(cè)，其表面光澤度2115(不拋光的自然面光澤度為110)。與天然大理石花崗巖相比(光澤度為78卯)，這種液態(tài)爐渣飾面玻璃更加莊重典雅，且顏色均勻一致，光澤恒久不褪，不會(huì)出現(xiàn)雨后顏色深淺不勻，析堿發(fā)霉等現(xiàn)象。5丄2理化性能用拉力試驗(yàn)機(jī)(LJ-500型，廣州試驗(yàn)儀器廠)檢測(cè)了其抗彎強(qiáng)度，檢測(cè)抗彎強(qiáng)度的試樣尺寸為100x30x5mm，共檢測(cè)5塊，取強(qiáng)度平均值；用失重法和稱量法分別檢測(cè)了其耐酸耐堿性能和吸水率，檢測(cè)耐酸耐堿性能的試樣為15xl5xl0mm,分別測(cè)量試樣在室溫下在1%H2S04溶液和1%NaOH溶液中浸泡10天后的重量損失百分率。液態(tài)爐渣飾面玻璃的主要性能列于表3，表中還列出了同類材料主要性能。從表3可見，液態(tài)爐渣飾面玻璃具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)性能。表3液態(tài)爐渣飾面玻璃與其它飾材的主要性能對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>用液態(tài)爐渣制備其他節(jié)能型建筑材料用液態(tài)爐渣制備液態(tài)爐渣微晶玻璃J^l玻璃的組成同液態(tài)爐渣飾面玻璃。原料除高爐礦渣外，還采用了石英砂、長(zhǎng)石、鐵礦尾礦、純堿及氟硅酸鈉等化學(xué)試劑。在此過程中，對(duì)液態(tài)高爐渣進(jìn)行必要的調(diào)質(zhì)處理，降低其熔點(diǎn)和軟化溫度，在現(xiàn)有溫度和加熱爐的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)合格的微晶玻璃。擴(kuò)大現(xiàn)有微晶玻璃生產(chǎn)的原料范圍，降低現(xiàn)有微晶玻璃生產(chǎn)的原料成本。在這種液態(tài)爐渣的利用方式中，關(guān)鍵是要解決調(diào)質(zhì)處理時(shí)添加劑的配方和調(diào)質(zhì)處理時(shí)的熔化、均勻問題。具體方法是按配比稱取lkg配合料，碾碎、過篩、混勻后放在燒結(jié)石英坩堝內(nèi)，配加一定比例的液態(tài)爐渣，在特制的珪碳棒電爐內(nèi)于1420~1480'C熔3h,然后在鑄鐵模具上澆注成形為長(zhǎng)、寬約510cm，厚約lcm的板塊，經(jīng)600"C左右退火后，分別進(jìn)行各種溫度的熱處理。熱處理工藝對(duì)微晶玻璃晶化后材料的性能具有很重要的影響。熱處理的工藝溫度選擇主要是指核化溫度、晶化溫度、它們各自的保溫時(shí)間以及升溫速率的確定。對(duì)應(yīng)于一定的配方和選定的主晶相類型，在核化溫度和時(shí)間、晶化溫度和時(shí)間以及升溫速率之間存在一個(gè)最佳組合，對(duì)應(yīng)此組合熱處理得到的微晶玻璃，才能最大限度地滿足預(yù)定的^b!E結(jié)構(gòu)，制品晶粒微細(xì)，結(jié)晶均勻，數(shù)量也多，材料具有很高的M強(qiáng)度和化學(xué)性能。因此，需要確定合理的微晶玻璃熱處理溫度，以盡可能滿足產(chǎn)品的各項(xiàng)性能要求。對(duì)于熱處理溫度中的核化和晶化溫度的確定先是參照了差熱分析法取曲線上吸熱谷溫度為核化溫度，放熱峰溫度為晶化溫度。在晶化溫度停留的時(shí)間也可由DTA曲線得出。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，液態(tài)爐渣微晶玻璃在660~680匸左右核化，在820-8301C左右晶化，充分核化所需時(shí)間30~50血in，晶化所需時(shí)間30min左右，所得的微晶玻璃中晶相含量約占70%~80%。所得的液態(tài)爐渣微晶玻璃耐酸性和耐堿性優(yōu)良，密度達(dá)到2.86g/cm，吸水率小于O.1°/。，抗彎強(qiáng)度可達(dá)105.6Mpa,可以進(jìn)行工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。液態(tài)爐渣玻璃磚、玻璃管及耐磨鑄石等產(chǎn)品采用上面液態(tài)爐渣飾面磚的制備工藝，設(shè)計(jì)不同形狀的鑄鐵磨具，可生產(chǎn)出液態(tài)爐渣玻璃磚、玻璃管等系列產(chǎn)品，用于不同建筑應(yīng)用領(lǐng)域。將液態(tài)爐渣中加入可塑性粘土、硅酸鈉等塑性材料及粘結(jié)材料等，采用熱態(tài)直接注模的方法可制備廣場(chǎng)地磚、耐磨鑄石等產(chǎn)品。以液態(tài)爐渣飾面玻璃為例，本發(fā)明節(jié)能型建筑材料的具體實(shí)例如下實(shí)施例1液態(tài)渣用量(占配合料的重量％)70,輔助原料用量(占配合料的重量%):石英巖15，鐵礦尾礦8，Na2C037;配合料熔成率〉85%;熔化保溫溫度1450t:;保溫時(shí)間2h;成型溫度13001C;退火溫度6001C。將上述配合料按照上述液態(tài)爐渣飾面玻璃的加工工藝進(jìn)行加工，得到本發(fā)明的節(jié)能型液態(tài)爐渣飾面玻璃。實(shí)施例2液態(tài)渣用量(占配合料的重量°/)75,輔助原料用量(占配合料的重量%):石英巖15,鐵礦尾礦5，Na2C035;配合料熔成率〉85%;熔化保溫溫度1420"C;保溫時(shí)間3h;成型溫度1250"C;退火溫度620"C。將上述配合料按照上述液態(tài)爐渣飾面玻璃的加工工藝進(jìn)行加工，得到本發(fā)明的節(jié)能型液態(tài)爐渣飾面玻璃。實(shí)施例3液態(tài)渣用量(占配合料的重量％)80，輔助原料用量(占配合料的重量%):石英巖IO,鐵礦尾礦7，Na2C033;配合料熔成率〉85%;熔化保溫溫度1400匸；保溫時(shí)間lh;成型溫度1200t:;退火溫度560t:。將上述配合料按照上述液態(tài)爐渣飾面玻璃的加工工藝進(jìn)行加工，得到本發(fā)明的節(jié)能型液態(tài)爐渣飾面玻璃。本發(fā)明的積極效果，包括產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和加工工藝的優(yōu)點(diǎn)，如下。本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在液態(tài)渣玻璃的節(jié)能效果上，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)將1350°C左右的煉鐵液態(tài)爐渣水淬后的固態(tài)渣，烘干后重新進(jìn)行加熱熔化時(shí)，在500-800。C,隨著溫度的上升，鐵渣顆粒表面逐漸發(fā)灰，開始鑄化；在800~1000'C,很快鑄化成鑄石，這種鑄石體一直保持到溫度高于1450。C時(shí)才開始熔化，熔化后因氧化而在熔體表面結(jié)成一層厚厚的渣殼。由此可見，如果用水淬渣熔制玻璃，則外加料與水淬渣之間進(jìn)行的硅酸鹽反應(yīng)所需時(shí)間長(zhǎng)，與液態(tài)渣直接?；啾?，不僅液態(tài)渣的全部余熱被白白浪費(fèi)，而且熔制玻璃的溫度和時(shí)間也要比液態(tài)渣的?；瘻囟雀?、時(shí)間長(zhǎng)。因此能耗要大得多。經(jīng)計(jì)算1350。C時(shí)，煉鐵液態(tài)爐渣所含熱量大約為1769~1854kJ/kg。因此，與傳統(tǒng)的熔融法相比，液態(tài)渣直接玻化成飾面玻璃，使其余熱得以全部利用，因而具有明顯的節(jié)能效果。例，熔融態(tài)重礦渣直接玻化節(jié)能效果根據(jù)文獻(xiàn)資料，液態(tài)熔渣溫度在13001450。C時(shí)，所含熱量Q-1455+2.1(T液渣-1300)kJ/kg;溫度大于1450。C時(shí)，Q=1769+1.7(T液渣-1450)kJ/kg。經(jīng)計(jì)算熔融態(tài)爐渣所含余熱量大約為1665kJ/kg，1t熔融態(tài)爐渣相當(dāng)于含有大約79kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。如果高溫熔融態(tài)爐渣在排放時(shí)采用直接玻化工藝，這些余熱可被全部利用，因此具有明顯的節(jié)能效果。權(quán)利要求1.一種節(jié)能型建筑材料，其原料包括液態(tài)爐渣和輔助原料，其特征在于，按原料的總重量計(jì)，液態(tài)爐渣的用量為70～90％，其余為輔助原料；所述輔助原料包括骨架形成劑、助熔劑和澄清劑。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)能型建筑材料，其特征在于，所迷骨架形成劑選自石英巖、硅砂和白頁巖中的一種或更多種；所述助熔劑選自鐵礦尾礦、螢石、鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、硅酸鈉和氟硅酸鈉中的一種或更多種，優(yōu)選選自鐵礦尾礦或硅酸鈉或鉀長(zhǎng)石中的一種或更多種；所述澄清劑選自硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽和砷氧化物中的一種或更多種，優(yōu)選選自純堿、芒硝和硝酸鈉中的一種或更多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的節(jié)能型建筑材料，其特征在于，所述輔助原料不含有毒有害物質(zhì)，更優(yōu)選地，所述輔助原料還包括成核劑。4.根據(jù)權(quán)利要求l-3中任一項(xiàng)所述的節(jié)能型建筑材料，其特征在于，所述的液態(tài)爐渣選自冶煉渣和精煉渣，優(yōu)選選自煉鐵高爐熔渣、煉鋼熔渣、鐵合金熔渣、有色冶煉熔渣和電廠旋風(fēng)燃燒室液態(tài)排渣，和所述液態(tài)爐渣的溫度優(yōu)選為1300~1600°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的節(jié)能型建筑材料，其特征在于，所述輔助原料按原料的總重量計(jì)包含10~30%的石英巖、3~8%的鐵礦尾礦和3~8%的Na2C03，所述建筑材料中各組分的重量百分比之和是100%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能型建筑材料，其特征在于，所述輔助原料按原料的總重量計(jì)包含20~30%的石英巖。7.根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)所述的節(jié)能型建筑材料，其特征在于，所述節(jié)能型建筑材料為爐渣飾面玻璃、爐渣玻璃磚、爐渣玻璃管、爐渣微晶玻璃、爐渣地磚或爐渣鑄石。8.根據(jù)權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)所述的節(jié)能型建筑材料，其特征在于，所述建筑材料包含按重量計(jì)35~45%的Si02、10~15%的A1203、20~30%的CaO、5~10%的MgO和1.5~3.5%的Fe203，所述建筑材料中各組分的重量百分比之和是100%。9.一種制備權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的節(jié)能型建筑材料的方法，該方法包括將熔融態(tài)的爐渣與輔助原料混合。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述輔助原料在混合前-皮預(yù)熱至400-800。C。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，將所述熔融態(tài)的爐渣澆注在所述輔助原料上。12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括如下步驟將所述爐渣與輔助原料混合后在熔融態(tài)下保溫60-120分鐘，然后降溫，出料成型，脫模并退火。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在保溫過程中，通過爐前觀測(cè)、挑料或拉絲來確定配合料的熔化情況。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述退火是按如下步驟進(jìn)行的將脫模后的建筑材料送入退火爐中，在500-700。C下保持15-60分鐘后自然降溫至室溫；或者將脫模后的建筑材料直接放入膨脹珍珠巖中用自身的余熱退火。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述退火爐是間歇式退火爐，優(yōu)選為馬弗爐。全文摘要本發(fā)明提供一種新的節(jié)能型建筑材料，其原料包括液態(tài)爐渣和輔助原料，其特征在于，按原料的總重量計(jì)，液態(tài)爐渣的用量為70～90％，其余為輔助原料；所述輔助原料包括骨架形成劑、助熔劑和澄清劑，且不含任何有毒有害物質(zhì)。本發(fā)明利用工業(yè)熔渣及其顯熱生產(chǎn)的新型節(jié)能建筑材料具有明顯的節(jié)能效果，在生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)能耗以及在使用過程中的使用能耗均較普通建筑材料有較大幅度的降低；同時(shí)不占用任何耕地；在生產(chǎn)過程中不增加新的污染源；具有較好的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本發(fā)明還提供了一種制備本發(fā)明所述建筑材料的方法，該方法包括將熔融態(tài)的爐渣與輔助原料混合。文檔編號(hào)C03C6/08GK101372405SQ20071012062公開日2009年2月25日申請(qǐng)日期2007年8月22日優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日發(fā)明者瑩許,馬洪剛申請(qǐng)人:馬洪剛