既“綠色”又“多色”的固廢微晶玻璃

微晶玻璃又稱玻璃陶瓷或結(jié)晶化玻璃，是將特定組成的基礎(chǔ)玻璃在加熱過程中通過控制晶化而制得的一類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機非金屬材料，具有很高的機械強度、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，通過成核和晶體生長而產(chǎn)生的致密材料；而陶瓷材料中的晶相，除了通過固相反應(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通過組分直接引入的。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，成為一類獨特的新型材料。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，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、機械強度、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：冶金固廢種類多樣，成分差異化明顯，根據(jù)微晶玻璃特性結(jié)合原料特點，合理進行組合設(shè)計，實現(xiàn)最大化利用冶金固廢。對于固廢綜合利用具有較多未知性探索試驗，主要表現(xiàn)在各類微量元素對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，還要考慮通過中和、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，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，同一個配方，氧化氣氛和還原氣氛生產(chǎn)出來的可能是兩種產(chǎn)品。多數(shù)固廢中鈣、鎂等含量較高，對成型的影響較為明顯，如何在保障固廢利用率的同時解決成型帶來的一系列問題是核心技術(shù)之一。固廢組分生產(chǎn)微晶玻璃，面臨高溫黏度較低、加速窯爐侵蝕等問題，因此設(shè)計組分包括體系選擇時，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。固廢元素種類多，物相組成復(fù)雜。要充分解析其理化性能，才能進行設(shè)計和開發(fā)，國內(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，且無廢氣排除、無須脫硫脫硝，清潔環(huán)保。在固廢微晶玻璃生產(chǎn)中，對于玻璃液熔制質(zhì)量要求非常高，傳統(tǒng)的火焰窯熔化技術(shù)不能滿足固廢微晶玻璃的熔化需求，因為在固廢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，保障長期穩(wěn)定的生產(chǎn)，這只有電熔窯才能實現(xiàn)。四川一名微晶科技股份有限公司（以下簡稱一名微晶）的全電熔壓延法制備微晶玻璃專利就是該技術(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)原料為主要原料進行生產(chǎn)和控制。微晶玻璃在成型過程中最大的問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)的整體問題。在固廢微晶玻璃生產(chǎn)過程中如何使上升道、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)過近10年的探索，從配方設(shè)計、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。通過成型技術(shù)的控制使其板面平整度達到免磨拋、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)過冷卻退火，再升溫晶化，晶化完成后再進行退火、加工，既浪費能源又影響生產(chǎn)效率。一名微晶針對固廢微晶的退火晶化開發(fā)了一次晶化手段，節(jié)約能耗近50%。同時，晶化是微晶玻璃重要的工藝環(huán)節(jié)，如何實現(xiàn)板材顏色和晶體生長的控制，一名微晶有成套的經(jīng)驗和技術(shù)。固廢微晶玻璃要實現(xiàn)晶體均質(zhì)化，就需要對微晶玻璃成核機理進行深入的研究。一名微晶在組分、溫度、時間等重要因素上，進行了上千組試驗，掌握了不同體系微晶玻璃成核及晶體生長的控制理論，通過近10年的生產(chǎn)實踐，掌握了納米、微米級晶體成核控制技術(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60%，產(chǎn)品性能優(yōu)于同類產(chǎn)品。

微晶玻璃是國家戰(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、無輻射、強度高等優(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、工藝、裝備等影響。微晶玻璃多花色品種開發(fā)在行業(yè)內(nèi)也是重大的技術(shù)難點。一名微晶掌握了微晶玻璃顏色控制機理技術(shù)，目前已可生產(chǎn)10余種固廢微晶玻璃花色品種，在國內(nèi)外屬于領(lǐng)先水平。一名微晶的先進技術(shù)一名微晶的先進技術(shù)尤其體現(xiàn)在赤泥和鐵礦石（鐵尾礦）的處理方面。1.赤泥處理對比

赤泥的無害化處理和綜合利用一直是一個世界性的大難題。一名微晶工藝流程如下：赤泥經(jīng)汽車運入廠區(qū)赤泥中轉(zhuǎn)棚，經(jīng)赤泥預(yù)處理車間處理后，經(jīng)皮帶運輸至Ⅰ級熔窯配料站，經(jīng)配料后進入Ⅰ級熔窯進行鐵氧化物還原分離操作，其中液態(tài)玻璃經(jīng)中間溜槽進入Ⅱ級熔窯，液態(tài)鐵水采用澆注機連續(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級熔窯保溫緩沖進一步沉鐵分離后進入Ⅲ級熔窯生產(chǎn)微晶玻璃，經(jīng)壓延、退火、均化后得到微晶玻璃板材。整個生產(chǎn)過程無三廢排放，又把其含的鐵提煉出來，環(huán)保價值、社會價值和經(jīng)濟價值極高。全電熔壓延微晶玻璃生產(chǎn)總工藝流程見圖1。圖1

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