既“綠色”又“多色”的固廢微晶玻璃

微晶玻璃又稱(chēng)玻璃陶瓷或結(jié)晶化玻璃，是將特定組成的基礎(chǔ)玻璃在加熱過(guò)程中通過(guò)控制晶化而制得的一類(lèi)含有大量微晶相及玻璃相的多晶固體材料。微晶玻璃是一種重要的新型無(wú)機(jī)非金屬材料，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度、硬度，顯著的耐腐蝕、良好的抗熱沖擊性能，廣泛應(yīng)用于建筑、日用、電子、化工、軍工、航空航天、生物和新型光學(xué)等領(lǐng)域。微晶玻璃的結(jié)構(gòu)和性能與陶瓷、玻璃均不相同，微晶玻璃與陶瓷的不同之處是：玻璃微晶化過(guò)程中的晶相是從單一均勻玻璃相或已產(chǎn)生相分離的區(qū)域，通過(guò)成核和晶體生長(zhǎng)而產(chǎn)生的致密材料；而陶瓷材料中的晶相，除了通過(guò)固相反應(yīng)出現(xiàn)的重結(jié)晶或新晶相以外，大部分是在制備陶瓷時(shí)通過(guò)組分直接引入的。微晶玻璃與玻璃的不同之處在于微晶玻璃是微晶體（尺寸為0.1～0.5μm）和殘余玻璃組成的復(fù)相材料，而玻璃則是非晶態(tài)或無(wú)定形體。

盡管微晶玻璃的結(jié)構(gòu)、性能及生產(chǎn)方法與玻璃、陶瓷都有一定的區(qū)別，但是微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又有陶瓷的多晶特征，成為一類(lèi)獨(dú)特的新型材料。微晶玻璃具有很多優(yōu)異的性能，其性能由晶相的礦物組成與玻璃相的化學(xué)組成及它們的數(shù)量決定。因而它集中了玻璃和陶瓷的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)玻璃相比，其軟化溫度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、硬度比較高，并具有一些特殊的性能；與陶瓷相比，它的顯微結(jié)構(gòu)均勻致密、無(wú)氣孔、表面光潔、制品尺寸準(zhǔn)確，并能生產(chǎn)特大尺寸的制品。它不僅可以替代工業(yè)及建筑業(yè)的傳統(tǒng)材料，而且將開(kāi)辟全新的應(yīng)用領(lǐng)域。固廢微晶玻璃的核心技術(shù)1.關(guān)鍵技術(shù)配方組分設(shè)計(jì)：冶金固廢種類(lèi)多樣，成分差異化明顯，根據(jù)微晶玻璃特性結(jié)合原料特點(diǎn)，合理進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最大化利用冶金固廢。對(duì)于固廢綜合利用具有較多未知性探索試驗(yàn)，主要表現(xiàn)在各類(lèi)微量元素對(duì)于微晶玻璃制備的影響，如硫、鉻、釩、鈦、鐵等。因此，要考慮微量元素有益作用的同時(shí)，還要考慮通過(guò)中和、還原等其他手段抑制有害作用的產(chǎn)生。鐵在低含量和高含量不同狀態(tài)時(shí)，在微晶玻璃中的作用完全不同，可以作為晶核劑，也可以是著色劑。微晶玻璃的制備和氣氛有著極為重要的關(guān)系，同一個(gè)配方，氧化氣氛和還原氣氛生產(chǎn)出來(lái)的可能是兩種產(chǎn)品。多數(shù)固廢中鈣、鎂等含量較高，對(duì)成型的影響較為明顯，如何在保障固廢利用率的同時(shí)解決成型帶來(lái)的一系列問(wèn)題是核心技術(shù)之一。固廢組分生產(chǎn)微晶玻璃，面臨高溫黏度較低、加速窯爐侵蝕等問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)組分包括體系選擇時(shí)，需要充分考慮該因素，保障窯爐使用壽命也是關(guān)鍵技術(shù)之一。固廢元素種類(lèi)多，物相組成復(fù)雜。要充分解析其理化性能，才能進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)外還未有大量的相關(guān)研究課題作為支撐。2.關(guān)鍵工藝熔化：熱利用效率與傳統(tǒng)火焰窯相比提升近1倍，且無(wú)廢氣排除、無(wú)須脫硫脫硝，清潔環(huán)保。在固廢微晶玻璃生產(chǎn)中，對(duì)于玻璃液熔制質(zhì)量要求非常高，傳統(tǒng)的火焰窯熔化技術(shù)不能滿(mǎn)足固廢微晶玻璃的熔化需求，因?yàn)樵诠虖U中含有大量的金屬化合物，玻璃液的導(dǎo)熱性能和傳統(tǒng)的玻璃相比有著本質(zhì)的區(qū)別，需要使用更加合理的溫度控制手段，保障長(zhǎng)期穩(wěn)定的生產(chǎn)，這只有電熔窯才能實(shí)現(xiàn)。四川一名微晶科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)一名微晶）的全電熔壓延法制備微晶玻璃專(zhuān)利就是該技術(shù)的核心，其掌握了全電熔窯爐大型化生產(chǎn)及裝備技術(shù)。

成型：隨著低膨脹微晶玻璃工業(yè)化成功后，微晶玻璃壓延法才逐步得到推廣，但是基于工業(yè)原料為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)和控制。微晶玻璃在成型過(guò)程中最大的問(wèn)題是如何控制適合該體系的溫度，是設(shè)備、工藝、組分系統(tǒng)的整體問(wèn)題。在固廢微晶玻璃生產(chǎn)過(guò)程中如何使上升道、料道、出料口、唇磚等部位的玻璃液組分均勻、溫度均勻、黏度適合是成型的關(guān)鍵技術(shù)之一。一名微晶經(jīng)過(guò)近10年的探索，從配方設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)設(shè)定、設(shè)備優(yōu)化等方面系統(tǒng)地解決了該技術(shù)難點(diǎn)。通過(guò)成型技術(shù)的控制使其板面平整度達(dá)到免磨拋、提高成材率也是一名微晶的核心技術(shù)之一。

退火晶化：傳統(tǒng)微晶玻璃一般在成型之后經(jīng)過(guò)冷卻退火，再升溫晶化，晶化完成后再進(jìn)行退火、加工，既浪費(fèi)能源又影響生產(chǎn)效率。一名微晶針對(duì)固廢微晶的退火晶化開(kāi)發(fā)了一次晶化手段，節(jié)約能耗近50%。同時(shí)，晶化是微晶玻璃重要的工藝環(huán)節(jié)，如何實(shí)現(xiàn)板材顏色和晶體生長(zhǎng)的控制，一名微晶有成套的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。固廢微晶玻璃要實(shí)現(xiàn)晶體均質(zhì)化，就需要對(duì)微晶玻璃成核機(jī)理進(jìn)行深入的研究。一名微晶在組分、溫度、時(shí)間等重要因素上，進(jìn)行了上千組試驗(yàn)，掌握了不同體系微晶玻璃成核及晶體生長(zhǎng)的控制理論，通過(guò)近10年的生產(chǎn)實(shí)踐，掌握了納米、微米級(jí)晶體成核控制技術(shù)，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量和性能。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品晶體含量超過(guò)60%，產(chǎn)品性能優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品。

微晶玻璃是國(guó)家戰(zhàn)略新材料，在建筑、節(jié)能環(huán)保、軍事、醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域都開(kāi)發(fā)了相關(guān)微晶玻璃產(chǎn)品。目前，作為建筑裝飾材料，不僅具備優(yōu)于傳統(tǒng)建筑材料，如耐酸堿、耐污、防滑、無(wú)輻射、強(qiáng)度高等優(yōu)良特性，而且微晶玻璃的顏色不同于玻璃和陶瓷等傳統(tǒng)材料，既受離子著色、晶體著色、膠體著色的綜合影響，又受晶體種類(lèi)、工藝、裝備等影響。微晶玻璃多花色品種開(kāi)發(fā)在行業(yè)內(nèi)也是重大的技術(shù)難點(diǎn)。一名微晶掌握了微晶玻璃顏色控制機(jī)理技術(shù)，目前已可生產(chǎn)10余種固廢微晶玻璃花色品種，在國(guó)內(nèi)外屬于領(lǐng)先水平。一名微晶的先進(jìn)技術(shù)一名微晶的先進(jìn)技術(shù)尤其體現(xiàn)在赤泥和鐵礦石（鐵尾礦）的處理方面。1.赤泥處理對(duì)比

赤泥的無(wú)害化處理和綜合利用一直是一個(gè)世界性的大難題。一名微晶工藝流程如下：赤泥經(jīng)汽車(chē)運(yùn)入廠區(qū)赤泥中轉(zhuǎn)棚，經(jīng)赤泥預(yù)處理車(chē)間處理后，經(jīng)皮帶運(yùn)輸至Ⅰ級(jí)熔窯配料站，經(jīng)配料后進(jìn)入Ⅰ級(jí)熔窯進(jìn)行鐵氧化物還原分離操作，其中液態(tài)玻璃經(jīng)中間溜槽進(jìn)入Ⅱ級(jí)熔窯，液態(tài)鐵水采用澆注機(jī)連續(xù)澆注成鐵塊，回收煤氣經(jīng)凈化后輸送至煤氣柜暫存，全部用于焦炭及赤泥的烘干。玻璃液經(jīng)Ⅱ級(jí)熔窯保溫緩沖進(jìn)一步沉鐵分離后進(jìn)入Ⅲ級(jí)熔窯生產(chǎn)微晶玻璃，經(jīng)壓延、退火、均化后得到微晶玻璃板材。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)三廢排放，又把其含的鐵提煉出來(lái)，環(huán)保價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高。全電熔壓延微晶玻璃生產(chǎn)總工藝流程見(jiàn)圖1。圖1

全電熔壓延微晶玻璃生產(chǎn)總工藝流程圖2.鐵礦石處理對(duì)比我國(guó)鐵礦石主要特點(diǎn)：一是貧礦多，富礦少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界