礦渣微晶玻璃的析晶行為與性能.pdf

1、礦渣的大量排放，既占用土地，又污染環(huán)境。且遼寧礦產(chǎn)資源較為豐富，尤其是硼礦、鐵礦、煤礦儲量居全國前列，有效利用鐵尾礦、硼泥和粉煤灰制備微晶玻璃具有顯著的原料優(yōu)勢，且符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 本論文在全面研究了CaO-Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃析晶行為和性能的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了MgO、B2O3及Fe2O3對微晶玻璃析晶行為和性能的影響規(guī)律，進(jìn)而深入研究了在不同原料配比和晶化工藝條件下礦渣微晶玻璃的析晶行為和性能，探討

2、了鐵離子在礦渣微晶玻璃中的作用機(jī)制，提出了最佳原料配比和最佳晶化工藝，為利用鐵尾礦、硼泥和粉煤灰制備礦渣微晶玻璃提供了理論依據(jù)。主要研究成果如下： (1)在CaO-Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃中，當(dāng)CaO、Al2O3、SiO2和Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為25.49％、11.77％、60.78％和1.96％時，微晶玻璃內(nèi)部的晶體分布較為均勻，綜合性能較好。 (2)就對微晶玻璃析晶行為的影響作用而言，Na2O的促進(jìn)

3、作用最大，CaO次之，MgO和Fe2O3較小，Al2O3和B2O3則阻礙晶體析出。 (3)就對微晶玻璃性能的影響作用而言，當(dāng)B2O3、MgO和Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.0％、16.39％和13.04％時，隨著B2O3、MgO和Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，微晶玻璃的性能得到明顯改善。 (4)礦渣微晶玻璃的主析晶相為鈣鐵輝石，次晶相為普通輝石和紫蘇輝石。隨著硼泥配入量的增加，礦渣微晶玻璃中晶體的析出量和尺寸均逐漸增加，晶體形

4、態(tài)由枝晶向球晶及塊狀晶體過渡；枝晶向球晶轉(zhuǎn)變可以明顯改善礦渣微晶玻璃的性能，而球晶向塊狀晶體的轉(zhuǎn)變則惡化了微晶玻璃的性能。 (5)隨著硼泥配入量的增加，熔體中硅氧四面體的Si-O-Si鍵對稱伸縮振動頻率增強(qiáng)，而反對稱伸縮振動頻率減弱，礦渣微晶玻璃中玻璃相結(jié)構(gòu)的對稱性增強(qiáng)；同時礦渣微晶玻璃析晶相中的Si-O-Si鍵鍵長增長，鍵角增大，Al3+和Fe3+離子四面體扭曲成為八面體的趨勢增大，內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的有序程度及晶體生長的完整程度增

5、大。 (6)隨著硼泥配入量的增加，礦渣微晶玻璃析晶相中的Fe2+離子和Fe3+離子從高自旋的六配位位置逐漸向高自旋八配位位置轉(zhuǎn)變；Fe2+離子和Fe3+離子在M1和M2位置的類質(zhì)同象替代現(xiàn)象較為嚴(yán)重；Fe2+離子在M1和M2位置處的有效平均離子半徑、Fe-O鍵的平均鍵長和平均鍵強(qiáng)發(fā)生較大變化；Fe3+離子在M1位置的畸變程度較小，主要占據(jù)在四面體位置，起到增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)連接作用。 (7)采用鐵尾礦、硼泥和粉煤灰制備礦渣微晶玻璃