高性能矿渣粉煤灰微晶玻璃产业化集成技术

一、项目基本原理与关键技术

1.项目基本原理：

此处所涉及高性能矿渣粉煤灰微晶玻璃产业化集成技术的基本原理是指在充分了解所涉及尾矿、钢渣和粉煤灰成分特点基础上，通过合理的组分设计，经过长期的熔铸成形、核化、晶化等热处理工艺的探索来优化组分与工艺，突破原料成分波动影响性能、熔窖设计、熔料控制等多项技术难题，最终制备出高性能矿渣粉煤灰微晶玻璃制品产业化集成技术。

2. 工艺路线

本技术实施采取的工艺路线为：基础玻璃组分设计→配料称量→混料→基础玻璃熔制、澄清、均化→浇铸成型→退火→核化→晶化。

3. 技术核心

成分设计、基础玻璃熔窖设计、熔料控制技术、结晶控制技术、一次结晶连续生产技术、尾矿微晶玻璃制品大规模生产成套装备技术，离心铸造法生产微晶玻璃管材成型自动控制技术。

二、主要技术经济指标

1、技术指标

1）微晶玻璃管材：

弯曲强度≥150Mpa； 压缩强度≥1200Mpa；

耐碱度（20%NaOH）≥97%； 耐酸度（1.84g/cm³）≥98%；

莫氏硬度9级 ； 体积密度：2.9-3.2/（g/cm³）；

磨耗量≤0.04g/cm² 使用温度：-200-700⁰C

2）微晶玻璃板材：

体积密度：2.9-3.2/（g/cm³）； 抗弯强度：≥180/Mpa；

耐碱度（20%NaOH）≥97%； 耐酸度（1.84g/cm³）≥98%；

莫氏硬度9级 显微硬度：9GPa

磨耗量≤0.04g/cm² 使用温度：-200-700⁰C

2.经济指标

三、应用案例

已于内蒙古包头市建成稀土废渣—粉煤灰制造纳米级微晶玻璃复合管材及纳米级多孔微晶玻璃产业化开发项目，项目年产5万吨纳米级多孔微晶玻璃和5万吨纳米级微晶玻璃复合管材，年新增工业产值7.5亿元，创税1亿元。

四、推广前景

目前工业领域所用的管径较细的耐磨输送管道，通常采用合金钢材料或高分子材料，由于其耐磨性较差，需要频繁更换管道，不利于提高劳动生产率、降低生产成本。例如，混凝土泵车输送管道，管径只有100mm，铸石和陶瓷管材均不能满足其安装和使用要求，目前主要使用的是耐磨合金管，每输送一万立方米混凝土就需要更换管道，每次更换管道需要花费7万元，若以本项目所涉及的高性能尾矿-粉煤灰微晶玻璃管材代替耐磨合金管，管道成本仅耐磨合金管的50%，使用寿命却提高了3-4倍，其经济效益相当可观。因此以微晶玻璃管材代替合金钢、铸石和陶瓷内衬管道的应用是必然的发展趋势。

微晶玻璃的莫氏硬度可达 9.0 以上，耐磨性比普通钢管高30倍，并且使用温度可达-50-900℃，运行阻力小。目前市场上铸石复合管每吨1.2万元。铸石复合管特别重，它们是以重量来计算价格，一个铸石复合管的重量是复合微晶玻璃管材重量的3-4倍，而且，使用寿命是这种铸石复合的2-3倍。因此，如果以本项目所涉及微晶玻璃替代铸石生产复合管，在产品的轻量化和使用寿命上优势明显。

最后需要指出，本项目所涉及原料虽然只有尾矿、钢渣和粉煤灰这三种典型的工业固体废弃物，但在此基础上所形成的高性能微晶玻璃产业化集成技术对其它成分类似的富含SiO2的铬渣、民用垃圾电厂焚烧底灰、煤矸石等工业固体废弃物的高效、高附加值利用，解决它们对环境的污染问题有理论的实践指导意义。