F、P-,2-O-,5-對(duì)CaO-Al-,2-O-,3--SiO-,2-系統(tǒng)磷渣微晶玻璃結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)環(huán)境資源的需求不斷提高。但隨之而來(lái)也出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，如人類(lèi)懶以生存的環(huán)境日益惡化。作為“三廢”之一的工業(yè)固體廢棄物給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和危害，同時(shí)也帶來(lái)占用土地、浪費(fèi)資源等問(wèn)題。因此，將固體廢棄物轉(zhuǎn)化成為二次資源，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展顯得尤為重要。
　　 在我國(guó)，每一年都有近千萬(wàn)噸磷渣在黃磷生產(chǎn)中產(chǎn)生，廢棄磷渣對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。如何使用廢棄工業(yè)原料進(jìn)行再利用，成為一個(gè)具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義

2、與經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題。而磷渣微晶玻璃的開(kāi)發(fā)與研究，為這個(gè)問(wèn)題的解決提供了一個(gè)可行的途徑。
　　 磷渣的成分很復(fù)雜，不僅包括了制備微晶玻璃所需的氧化物(如CaO、Al2O3、SiO2等)，還含有F、P2O5、TiO2、ZrO2、Fe2O3和CuO，這些成分在微晶玻璃的制備過(guò)程中都起著影響析晶的作用，對(duì)微晶玻璃的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生較大的影響。
　　 本課題以CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)微晶玻璃為研究對(duì)象，利用燒結(jié)法制備微晶玻璃。

3、在本文中，利用DTA、XRD、SEM、紅外光譜、拉曼光譜等分析手段，首先討論了F和P2O5對(duì)CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)磷渣微晶玻璃的析晶、燒結(jié)和性能的影響，然后通過(guò)在組分中逐步引入磷渣而制得各方面性能都較優(yōu)的微晶玻璃，從而得到磷渣微晶玻璃的合理組成以及磷渣的合理引入量。
　　 通過(guò)上述研究，得到以下研究成果：F、P2O5的引入使玻璃相結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性得到提高，起到了分散[SiO4]的作用，使[SiO4]中的Si-O-Si鍵的對(duì)

4、稱(chēng)性得到提高，而反對(duì)稱(chēng)收縮成分降低，導(dǎo)致峰位向低頻方向移動(dòng)。F和P2O5并沒(méi)有參與網(wǎng)絡(luò)，而是起到了促進(jìn)析晶的作用而改變了部分化學(xué)鍵的強(qiáng)度，使其吸收峰出現(xiàn)了微小的變化。而隨著磷渣引入量的增加，硅灰石晶體中的基團(tuán)振動(dòng)吸收峰均明顯增強(qiáng)，且變得更尖更窄，這表明更多的CaO與SiO2結(jié)合生成硅灰石晶體，使晶體結(jié)構(gòu)緊密程度、有序程度以及析晶的完整程度增加，這將有利于晶相的生成。
　　 F或P2O5的加入降低了玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和晶化溫度(

5、Tp)，降低了玻璃的析晶活化能，促進(jìn)了微晶玻璃的核化和晶化過(guò)程，主晶相均為β-硅灰石，并沒(méi)有含有CaF2和Ca3PO4晶相，這表明，添加氟和磷不改變主晶相。
　　 F或P2O5的添加，試樣玻璃的燒結(jié)活化能降低，玻璃試樣的起始燒結(jié)溫度和起始析晶溫度同時(shí)下降，并且起始析晶溫度比起始燒結(jié)溫度下降的更快，使得玻璃的燒結(jié)溫度范圍(Tc-Ts)變窄，析晶溫度范圍變寬，這不利于玻璃的燒結(jié)控制。同時(shí)由于晶體含量的增加，導(dǎo)致微晶玻璃在攤平過(guò)程中粘

6、度增大，攤平溫度升高。磷渣含量的增加也同樣出現(xiàn)起始燒結(jié)溫度和起始析晶溫度下降，燒結(jié)溫度范圍變窄，攤平溫度升高的現(xiàn)象。
　　 F或P2O5的添加，促使β-硅灰石晶體含量增加，微晶玻璃試樣的熱膨脹系數(shù)降低，抗折強(qiáng)度、耐磨性能、顯微硬度提高，微晶玻璃試樣的體積密度、真密度增大而試樣中的氣孔量增多，抗化學(xué)腐蝕性增強(qiáng)。隨著磷渣引入量的增加，β-硅灰石晶體含量增加，使得磷渣微晶玻璃試樣的熱膨脹系數(shù)降低，耐磨性能、顯微硬度提高，微晶玻璃試樣的

7、體積密度、真密度增大而試樣中的氣孔量增多，抗化學(xué)腐蝕性增強(qiáng)，而抗折強(qiáng)度出現(xiàn)了先增加后減少，然后增加的現(xiàn)象。
　　 磷渣微晶玻璃的磷渣引入量為38.3wt％比較合適，其合理熱處理制度：晶化溫度為1150℃，晶化時(shí)間為1h。其微晶玻璃各項(xiàng)性能都較優(yōu)：顯微硬度：508.6HV，抗折強(qiáng)度：78.2 MPa，體積密度：2.718 g/cm3，耐水性：0.392 mg/100cm2，耐酸性：6.235mg/100cm2，耐堿性：1.816m