本發明涉及一種高爐渣回收利用技術，特別是指一種熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法。
背景技術：
高爐冶煉時，每冶煉一噸生鐵一般產生300～600kg的爐渣，即使對于含鐵品位65％左右的優質原料，渣量也達到185～250kg/t，這樣每年我國的高爐渣產出量有上億噸。目前，高爐渣主要用于生產礦粉，以替代水泥。隨著水泥價格走低，高爐渣生產礦粉的利用附加值下降，不少科研單位和企業都在積極研究高爐渣的其它利用途徑。
發泡玻璃又稱多孔玻璃或泡沫玻璃，是一種氣孔率在90％以上，由均勻的氣孔組成的隔熱玻璃。泡沫玻璃板因其具有重量輕、導熱系數小、吸水率小、不燃燒、不霉變、強度高、耐腐蝕、無毒、物理化學性能穩定等優點被廣泛應用于石油、化工、地下工程、國防軍工等領域，能達到隔熱、保溫、保冷、吸音之效果，另外還廣泛用于民用建筑外墻和屋頂的隔熱保溫，隨著人類對環境保護的要求越來越高，泡沫玻璃將成為城市民用建筑的高級墻體絕熱材料和屋面絕熱材料。
發泡玻璃通常以廢玻璃、粉煤灰、非金屬礦物等富含玻璃相的物質為基礎原料，將其混合破碎球磨經稱量到耐熱不銹鋼模盒進入發泡窯內加熱發泡，后經人工脫模退火窯退火成玻璃毛胚等工藝制備而成的。發泡玻璃生產的原料成分不同，發泡時間及溫度不易控制，影響發泡玻璃的質量。傳統的發泡玻璃生產工藝需要用模盒燒結，人工脫模、經退火窯冷卻，此工藝的缺點是：耗費大量勞動力，模盒損耗量大，生產效率低，導致產品生產成本大幅提高，產品很難大范圍推廣。
申請號為201410369822.7的中國發明專利申請公開了一種熔融法制備高爐渣基泡沫玻璃的方法，該方法將高爐渣40～90重量份與石英砂10～40重量份按比例混合均勻、研磨后置于容器內，并在1100～1600℃的熔化爐中熔融0.5～8小時；將得到的熔體直接澆鑄在900～1300℃的熱模具上，在澆鑄成型的同時借助氣管通入氣體形成氣孔，并保溫0.5～8小時后降溫至室溫，脫模后得到泡沫玻璃；對得到的泡沫玻璃進行切割、打磨、拋光后得到最終產品。該方法所得到的泡沫玻璃無需引入任何發泡劑、穩泡劑等外加劑，節約了生產成本；制備過程不需要將礦渣原料加熱熔融、水淬后再冷卻進行燒結，節省了能源，簡化了生產工序。
上述方法中，高爐渣等基礎原料以常溫狀態進入流程，生產中需要進行加熱熔融，熔融溫度達到1000℃以上，因此能耗較高，生產成本較大。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種能夠顯著降低生產能耗的熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，利用取自高爐出渣口的熔融高爐渣直接生產發泡玻璃。
為實現上述目的，本發明所提供的熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，它以高爐渣作為一種主要原料生產發泡玻璃，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中在線產生的冶金爐渣，從高爐出渣口取得后，以高溫熔融狀態直接與其他原料混合，最終制得發泡玻璃。
優選地，所述高爐渣的初始溫度在900℃±50℃。
優選地，該方法采用如下質量份的原料：高爐渣26～70份；玻璃29～70份；發泡劑0.1～3.9份；穩泡劑0.1～0.9份；助熔劑0.1～0.9份。
優選地，所述發泡劑為白云巖、石灰巖、純堿、焦炭、碳化硅中的一種或幾種組合，顆粒度以標準篩目數計均在200目以上(本發明中，200目以上是指顆粒能過200目標準篩)。
優選地，所述穩泡劑為磷酸鹽、硼酸鹽、Al2O3、ZnO、ZrO2中的一種或幾種組合，顆粒度以標準篩目數計均在200目以上。
優選地，所述助熔劑為氟硅酸鈉、硼砂、冰晶石、硫酸鈣、MnO2中的一種或幾種組合，顆粒度以標準篩目數計均在200目以上。
優選地，所述玻璃為粉末狀態，顆粒度以標準篩目數計在200目以上。
優選地，該方法具體包括下述步驟：1)準確稱取按質量計玻璃29～70份，發泡劑0.1～3.9份，穩泡劑0.1～0.9份，助熔劑0.1～0.9份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；2)從高爐出渣口取26～70份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入加熱爐內，保溫7～15min；再將加熱爐內的溫度調節至900～1000℃，保溫12～20min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火工藝得到燒結膨化發泡加熱物；3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出，自然冷卻后即得發泡玻璃。該方法以熔融高爐渣和玻璃為主要原料，科學地加入了發泡劑、穩泡劑和助熔劑，簡化了生產工藝，改善了傳統發泡玻璃生產工藝復雜的弊端。
優選地，該方法具體包括下述步驟：1)準確稱取按質量計玻璃45～60份，發泡劑1.5～3.0份，穩泡劑0.3～0.7份，助熔劑0.4～0.8份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；2)從高爐出渣口取35～65份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入加熱爐內，保溫8～12min；再將加熱爐內的溫度調節至950～990℃，保溫15～18min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火工藝得到燒結膨化發泡加熱物；3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出，自然冷卻后即得發泡玻璃。
本發明的有益效果在于：
1)該方法以玻璃體含量高的熔融高爐渣為主要原料，充分利用熔融高爐渣的余熱和二次資源，節能環保的同時，每噸發泡玻璃生產成本降低約40元，降幅達10％左右；
2)通過控制加熱爐爐內溫度和物料加入速度可制得堆積密度為300～1300kg/m3、吸水率為10～110％、孔徑大小為1.2μm～420μm的發泡玻璃；
3)所制得的發泡玻璃具有輕質多孔、孔隙率高且孔隙細膩均勻、保水率高、吸附容量大等特點，可廣泛應用于各種裝配式建筑和海綿城市建設，其重量輕便于施工，增強了耐震性，減輕土石對構造物的壓力并抑制軟弱地盤上建筑物的下沉。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
實施例1
熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末70份，發泡劑0.1份，穩泡劑0.2份，助熔劑0.1份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取29份熔融高爐渣于加熱爐中，噴入到加熱爐內保溫8min；再將加熱爐內的溫度調節至1000℃，保溫15min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡、退火得到燒結膨化發泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為300kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為25μm的發泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數計在200目以上。所述發泡劑為白云巖，顆粒度均為250目以上。所述穩泡劑為磷酸鹽，顆粒度均為250目以上。所述助熔劑為氟硅酸鈉，顆粒度均為250目以上。
利用本實施例得到的發泡玻璃具有比重小、吸水保水性強且其孔徑大小使其具有優良的透氣性，因此可以防蟲抑菌、疏松土壤、改善土壤結構的特點。將本實施例得到的發泡玻璃破碎成1～4mm顆粒狀，可適用于粘土、障礙性土、鹽堿地土壤改良劑等，同時適用于城市綠化、屋頂綠化、停車場綠化、室內園藝；沙漠、荒山改造等農業綠化領域。
實施例2
熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末29份，發泡劑3.9份，穩泡劑0.3份，助熔劑0.8份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取70份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫7min；再將加熱爐內的溫度調節至950℃，保溫20min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火得到燒結膨化發泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為500kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為250μm的發泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數計在300目以上。所述發泡劑為石灰巖，顆粒度均為300目以上。所述穩泡劑為硼酸鹽，顆粒度均為300目以上。所述助熔劑為硼砂，顆粒度均為300目以上。
本實施例得到的發泡玻璃，由于生產原料的特點使其具有防火、防水，無毒、耐腐蝕、防蛀，不易老化，無放射性、絕緣，防磁波、防靜電，機械強度高等特點，同時由于工藝上的特點使其具有獨立的氣泡，因此可以與各類泥漿粘結性好的特性。因此將本實施例得到的發泡玻璃制成板狀可適用于墻壁內部填充材料，橋梁、高層建筑的吸水鋪面、高速公路高層建筑的吸水鋪面、農業暗渠排水等設施基礎建設，由于其重量輕因此便于施工，增強了耐震性，減輕土石對構造物的壓力并抑制軟弱地盤上建筑物的下沉。
實施例3
熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末40份，發泡劑3.5份，穩泡劑0.5份，助熔劑0.6份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取59份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫10min；再將加熱爐內的溫度調節至1000℃，保溫12min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火得到燒結膨化發泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為800kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為350μm的發泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數計在450目以上。所述發泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數，水中不長綠苔，植物健康生長。
實施例4
熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末49份，發泡劑2.8份，穩泡劑0.8份，助熔劑0.9份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取51份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫12min；再將加熱爐內的溫度調節至900℃，保溫12min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火得到燒結膨化發泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為1100kg/m3、吸水率為110％、孔徑大小為420μm的發泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數計在500目以上。所述發泡劑為焦炭和碳化硅按照質量比1:1的組合，顆粒度均為500目以上。所述穩泡劑為ZnO和ZrO2按照質量比1:1的組合，顆粒度均為500目以上。所述助熔劑為硫酸鈣和MnO2按照質量比1:1的組合，顆粒度均為500目以上。
利用本實施例得到的具有孔徑大小為420μm的獨立氣泡的發泡玻璃，使其具有高吸附凈化水質的特性，將本實施例得到的發泡玻璃破碎后投入水源中，可用于河水污水、生活污水、水產養殖水等水質凈化，分解水中污物；水岸護堤，降低河岸、海岸、堤壩的上部壓力。
實施例5
熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末55份，發泡劑3.0份，穩泡劑0.5份，助熔劑0.5份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取50份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫10min；再將加熱爐內的溫度調節至970℃，保溫17min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火得到燒結膨化發泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為810kg/m3、吸水率為121％、孔徑大小為380μm的發泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數計在450目以上。所述發泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數，水中不長綠苔，植物健康生長。
實施例6
熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末60份，發泡劑2.0份，穩泡劑0.7份，助熔劑0.4份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取35份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫12min；再將加熱爐內的溫度調節至990℃，保溫18min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火得到燒結膨化發泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為650kg/m3、吸水率為95％、孔徑大小為210μm的發泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數計在450目以上。所述發泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數，水中不長綠苔，植物健康生長。
實施例7
熔融高爐渣生產發泡玻璃的方法，包括如下步驟：
1)準確稱取按質量計玻璃粉末45份，發泡劑1.5份，穩泡劑0.3份，助熔劑0.8份，將各個組分混合均勻，得到發泡玻璃初原料；
2)從高爐出渣口取65份熔融高爐渣于加熱爐中并將步驟1)得到的發泡玻璃初原料噴入到加熱爐內，保溫8min；再將加熱爐內的溫度調節至950℃，保溫15min；使發泡玻璃原料在加熱爐中依次經過發泡及退火得到燒結膨化發泡加熱物；
3)將步驟2)得到的燒結膨化發泡加熱物從加熱爐中取出自然冷卻后即得堆積密度為960kg/m3、吸水率為108％、孔徑大小為410μm的發泡玻璃。
以上步驟中，所述高爐渣為高爐煉鐵過程中產生的冶金爐渣，直接從高爐出渣口取得，其溫度控制在900℃±50℃，所述玻璃粉末為無色玻璃經球磨粉碎而得，顆粒度以標準篩目數計在450目以上。所述發泡劑為純堿，顆粒度均為450目以上。所述穩泡劑為Al2O3，顆粒度均為450目以上。所述助熔劑為冰晶石，顆粒度均為450目以上。
利用本實施例得到的發泡玻璃具有獨立閉氣孔，使其具有高吸附的特性，因此，將本實施例得到的發泡玻璃破碎成顆粒狀加入水培容器內可用于植物水培等，可減少換水次數，水中不長綠苔，植物健康生長。