利用鉬渣制備微晶玻璃及其結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、本文以采礦業(yè)固體廢棄物鉬渣為主要原料,采用燒結(jié)法制備了高性能建筑裝飾用微晶玻璃。研究具有資源、環(huán)境、生態(tài)效應(yīng),符合我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo),具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。
　　 鉬渣主要成分是SiO2、Al2O3、CaO和Na2O,從理論上分析,以鉬渣為主要原料制各CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,其化學(xué)組成符合要求。本文設(shè)計(jì)了鉬渣添加量為50～80wt％的基礎(chǔ)玻璃配方。并通過大量探索性試驗(yàn)確定了其最佳熱處理溫度制度。鉬

2、渣微晶玻璃研制實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)鉬渣含量在50～80wt%時(shí),均可制備出表面光滑平整,結(jié)構(gòu)致密的裝飾用微晶玻璃。鉬渣含量為80wt%的1*玻璃樣的最佳核化、晶化溫度為:700℃核化,保溫1 h;850℃晶化,保溫2 h。鉬渣含量為70～50wt%的2?！?＃玻璃樣最佳核化、晶化溫度為:700℃核化,保溫1 h;870℃晶化,保溫2 h。
　　 燒結(jié)法鉬渣微晶玻璃的理化性能較優(yōu),氣孔率為0.50～3.07%;吸水率為0.20～1.29%

3、,體積密度可達(dá)2.39～2.49g/cm3;耐酸性為0.17～0.29%,耐堿性為0.12～0.18%;長度方向干燥收縮率為0.05%,燒成收縮率為11.93～18.10%,總收縮率為11.98～18.14%;維氏顯微硬為534.2～661.3HV;抗折強(qiáng)度為46.02～65.96MPa。隨著鉬渣添加量增加,鉬渣微晶玻璃的抗折強(qiáng)度、體積密度和熱膨脹系數(shù)減小,而顯氣孔率、吸水率、收縮率增大,耐酸耐堿性能好。微晶玻璃樣品的熱膨脹系數(shù)較小為4

4、.15～4.63×10-6℃-1,熱穩(wěn)定性好,150℃～20℃、室溫水冷,10次4種微晶玻璃樣品均無裂紋。在鉬渣微晶玻璃系統(tǒng)(鉬渣50%～80%)中添加適量的熔劑如鈉長石或透明熔塊2001,可明顯降低玻璃的高溫粘度及微晶玻璃樣品的收縮,但不改變微晶玻璃樣品的主晶相,可加快傳質(zhì),降低核化、晶化勢壘,更有利于硅灰石的生長,純化微晶玻璃的主晶相。
　　 TG-DTA分析表明,4種基礎(chǔ)玻璃樣品都呈現(xiàn)核化峰不明顯,晶化放熱峰明顯,且放熱峰

5、面積較大。這樣的玻璃在熱處理時(shí)不易發(fā)生軟化變形,結(jié)晶程度好,晶粒較細(xì),性能優(yōu)良,可采用一步法或二步法熱處理工藝。XRD分析表明,微晶玻璃的主晶相不受鉬渣的添加量的影響均為硅灰石(CaSiO3),還含有極少量莫來石晶相。鉬渣添加量增加,結(jié)晶量減少。SEM顯微結(jié)構(gòu)研究表明,鉬渣微晶玻璃析晶性能良好,主晶相硅灰石均為顆粒狀晶粒,粒徑約0.05～0.5μm,有極少量棒狀或片狀晶體。一些0.05～50μm的圓形閉口氣孔均勻分布在玻璃相中。這種結(jié)構(gòu)

6、賦予樣品較好的理化性能。
　　 鉬渣微晶玻璃的析晶動(dòng)力學(xué)研究表明,1*～4*微晶玻璃的活化能E分別為13.49 kJ·mol-1、44.35 kJ·mol-1、141.4 kJ·mol-1、55.29 kJ·mol-1,析晶速率常數(shù)k(Tp)分別為9.47±10.3、3.05±10-2、1.24±10-1、3.81×10-2,晶化指數(shù)分別為8.53、3.17、2.69、3.19。鉬渣微晶玻璃的晶化機(jī)制為體積晶化,屬整體析晶。只要