鎳渣微晶玻璃的制備及性能研究.pdf

1、鎳渣是FeO-SiO2系熔渣，因目前沒有合理的處理手段，鎳渣的堆存量已經(jīng)達到了1000萬噸，這不僅占用了大量的土地資源，且對環(huán)境造成了一定的污染，如何實現(xiàn)鎳渣高附加值的回收利用已成為亟待解決的問題。微晶玻璃是一種含有大量微晶相與玻璃相的多晶固體材料，其主要性能受到晶相的種類、晶粒的尺寸和數(shù)量、殘余玻璃相的性質(zhì)和數(shù)量的影響，使得微晶玻璃的性能有很強的可設計性。利用鎳渣制備高性能的微晶玻璃一方面實現(xiàn)了鎳渣的高附加值回收利用，另一方面也對環(huán)境

2、起到了保護作用。本文以金川公司的鎳渣為主要原料，借助CaO-MgO-Al2O3-SiO2體系相圖進行配方優(yōu)化設計、調(diào)整，并采用熔融法制備主晶相為輝石類的微晶玻璃。通過力學性能測試、熱膨脹系數(shù)測試、XRD、DSC、SEM等分析測試手段重點研究了熱處理制度及晶核劑對微晶玻璃性能的影響，并結(jié)合動力學計算分析探討了此微晶玻璃體系的析晶機理。最后，為配合本研究在工程實踐中的應用，以熱膨脹系數(shù)為關(guān)鍵參數(shù)利用ANSYS對微晶玻璃復合管材進行熱應力模擬

3、及分析，探討其應用的可行性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用熔融法可制備出CMAS系統(tǒng)的以輝石及透輝石為主晶相的鎳渣微晶玻璃，其廢渣綜合利用率為65%?；A玻璃配合比為鎳渣32.5%、粉煤灰32.5%、硅砂9%、CaO9%、CaF29%、Li2CO35%。同時以3%石墨為還原劑，還原回收了鎳渣中的鐵（鐵的還原率為76.23%）。⑵鎳渣微晶玻璃最優(yōu)熱處理制度為768℃保溫1.5h，在熱處理工藝中保溫時間對顯微硬度影響較顯著，熱處理溫

4、度對抗折強度影響較顯著。⑶鎳渣微晶玻璃中最優(yōu)晶核劑為Cr2O3，最佳摻量為1.5%，該微晶玻璃的顯微硬度為782.1HV、抗折強度97.5MPa，較未添加晶核劑微晶玻璃分別提升29%及93%，晶核劑對微晶玻璃的顯微硬度影響較抗折強度大。該微晶玻璃析晶活化能E=244.5KJmol-1，平均阿弗拉米指數(shù)n=2.74，其析晶活化能較低，析晶能力較強，以面析晶的方式析晶，其主晶相為輝石及透輝石，晶粒細小均勻，結(jié)構(gòu)致密。⑷經(jīng)ANSYS模擬分析可