利用高爐礦渣等工業(yè)廢棄物制備耐堿玻璃纖維的研究.pdf

1、本文以主要化學(xué)成分為SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3等氧化物的高爐礦渣、粉煤灰、赤泥三種工業(yè)固廢物為主要研究對(duì)象，通過(guò)調(diào)整配比和添加其它玻璃纖維用工業(yè)原料制備了一系列的硅酸鹽玻璃試樣。以耐腐蝕性能和玻璃纖維成型性能為主要依據(jù)，分析了固廢物玻璃結(jié)構(gòu)與性能的變化情況，探索了利用這幾種工業(yè)固廢物制備耐堿玻璃纖維的可行性。初步設(shè)計(jì)出了以高爐礦渣和赤泥作為原材料的耐堿玻璃纖維組合物。本文的研究過(guò)程和得出結(jié)論如下；
　　首先使

2、用高爐礦渣和粉煤灰配合工業(yè)原料制備了一系列的鋁硅酸鹽玻璃，通過(guò)結(jié)構(gòu)、性能以及纖維成型性的研究，優(yōu)選出了耐堿性能高于普通E纖維玻璃且符合纖維成型要求的固廢物玻璃試樣。研究發(fā)現(xiàn)：隨著網(wǎng)絡(luò)形成體（SiO2）逐步替代作為網(wǎng)絡(luò)修飾體的堿土金屬氧化物，固廢物玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合度因[SiO4]四面體中的橋氧數(shù)增多而逐漸升高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg逐漸升高，密度逐漸變小。隨著網(wǎng)絡(luò)中間體（Al2O3）逐漸的取代部分堿土金屬氧化物，固廢物玻璃的結(jié)構(gòu)聚合度逐漸提

3、高，Tg和低溫析晶峰溫度Tc均逐漸升高，密度逐漸下降。在耐堿腐蝕性能方面，隨著SiO2取代量的增大，固廢物玻璃的耐堿性能先提高后降低，SiO2含量在56.85wt％的A3試樣具有最優(yōu)耐堿性能，其堿侵蝕失重率比E纖維玻璃降低57.3%左右。當(dāng)Al2O3的取代量增加時(shí)，玻璃的耐堿性能逐漸變差。
　　在此基礎(chǔ)上，本文通過(guò)引入赤泥研究了鐵氧化物與Al2O3比例的變化對(duì)固廢物玻璃結(jié)構(gòu)與性能的影響，同時(shí)探索了赤泥作為耐堿玻璃纖維原料的可行性。

4、以高爐礦渣和赤泥作為部分原料試制了含鐵鋁硅酸鹽纖維玻璃，其優(yōu)選試樣的耐堿性能也高于普通E纖維玻璃且符合纖維成型要求。在研究中發(fā)現(xiàn)：Fe2O3/ Al2O3比值的變化對(duì)本體系玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合度影響不大，隨著這一比值的增大玻璃結(jié)構(gòu)聚合度僅有輕微的先提高后下降的趨勢(shì)，隨著Fe2O3/Al2O3的比值的逐漸變大玻璃的密度先增大后減小，當(dāng)Fe2O3/Al2O3摩爾比值為1時(shí)，玻璃試樣具有最優(yōu)的耐酸堿腐蝕性能。
　　最后，本文在優(yōu)選的玻璃試

5、樣組分中添加 ZrO2進(jìn)一步改善它們的耐酸堿性能，并研究了ZrO2添加量對(duì)固廢物玻璃結(jié)構(gòu)性能的影響，進(jìn)而探索其最優(yōu)添加量。發(fā)現(xiàn)ZrO2的添加對(duì)玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合度的影響不大，但結(jié)構(gòu)致密度和試樣密度因 ZrO2添加量的增加而增大，當(dāng) ZrO2添加量大于10wt%之后密度的增長(zhǎng)也開始變緩。在本文中的固廢物玻璃體系中，ZrO2的最大添加量應(yīng)在15wt%以下，耐堿最優(yōu)添加量在10wt%左右，此時(shí)試樣的耐酸堿侵蝕性能可達(dá)到市場(chǎng)上的AR耐堿纖維玻璃水