粉煤灰微晶玻璃的试验研究

本文以工业废弃物粉煤灰和废玻璃为主要原料,添加适量化学纯试剂,采用烧结法制备了CaO-Al2O3-SiO2系粉煤灰微晶玻璃。运用X射线衍射(XRD)对粉煤灰微晶玻璃进行了研究,并测试了粉煤灰微晶玻璃的密度。通过分析了粉煤灰添加量对微晶玻璃试样影响。实验结果表明:粉煤灰微晶玻璃的主晶相为硅灰石,次晶相为副硅灰石;粉煤灰添加量达到35%时,粉煤灰微晶玻璃性能最佳。     

低温快烧制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的组成与微观结构

通过烧结法制得CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃样品,对样品进行了化学分析、X-射线衍射分析、扫描电镜分析和偏光显微镜分析,确定其主晶相为硅灰石(CaSiO3),晶粒形貌为棒状、柱状,晶粒大小为0.2～0.3μm,晶相含量为35%～40%.     

热处理温度对磷渣-煤矸石微晶玻璃结构和性能的影响

以磷渣和煤矸石为原料,采用一步烧结法制备了性能优良的CaO?Al2O3?SiO2(CAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法(DSC),X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对其进行分析和表征,研究了热处理温度对微晶玻璃晶相组成、微观结构和宏观性能的影响规律。结果表明,固废利用率达100%,微晶玻璃性能良好;以磷渣和煤矸石为原料在1250℃下熔融2 h、于850℃热处理保温2 h可制备主晶相为假硅灰石Ca3(Si3O9)的微晶玻璃,其抗折强度、显微硬度和体积密度分别为74.4 MPa,566.9 HV和2.75 g/cm3。随热处理温度升高,微晶玻璃主晶相由Ca3(Si3O9)相转变为硅灰石CaSiO3相,晶体形态由球状向针状、短柱状改变,对提高微晶玻璃抗折性能有利,而显微硬度和体积密度均先增加后降低。     

CMAS系钢渣微晶玻璃的晶化时间对其力学性能的影响

用钢渣和粉煤灰为主要原料,采用烧结法制备了微晶玻璃。在不同晶化时间下测定试样的抗弯强度、体密度和耐酸碱性等力学性能。用DTA、SEM、XRD等分析手段测定了核化和晶化温度,并研究了不同的晶化时间下对微晶玻璃析晶行为和性能的影响。不同的晶化时间下微晶玻璃的主晶相为透辉石,副晶相为硅灰石。研究表明,随着晶化时间的增加,钢渣微晶玻璃的各项力学性能和晶相含量都有所增加,当晶化时间为2h时,各项性能达到最佳。晶化时间超过2 h时,各项力学性能有所下降,部分晶粒发生融合。     

二次铝灰制备微晶玻璃及性能研究

以二次铝灰为主要原料,通过熔融法,经500℃退火、780℃核化以及880℃晶化热处理后制备得到了以钙长石、硅灰石和透辉石为晶相的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系灰渣微晶玻璃.采用XRD、DTA、SEM、物化性能测试等研究了铝灰含量对微晶玻璃析晶行为、显微形貌和性能的影响规律.结果表明:铝灰含量为30％的时候微晶玻璃的主晶相为硅灰石,随着铝灰含量的逐渐增加,主晶相变为钙长石.当铝灰含量达到55％的时候,XRD图谱中出现了透辉石的衍射峰.微晶玻璃硬度随着铝灰含量的增加不断增大,密度先降低后增大,耐酸腐蚀性能逐渐降低,耐碱腐蚀性能逐渐增强.     

CaF2对废碎建筑玻璃制微晶玻璃析晶的影响

探讨CaF2晶核剂不同添加量对废碎建筑玻璃制微晶玻璃结构及性能的影响.用XRD和SEM及相关分析软件表征不同样品的晶相及微观形貌并测试试样的相关性能指标.实验结果表明:添加CaF2试样中析出的主晶相是Na2Ca3Si6O16、SiO2、NaCa2FSiO4,确定4%为最佳的CaF2添加量,此时微晶玻璃析出晶相的总量为53.96%,对应的性能指标为:体积密度2.145 g·cm-3,吸水率0.371%,抗折强度93.12MPa.     

晶化温度对钨尾矿微晶玻璃析晶性能的影响

以广东韶关梅子钨尾矿和相应化学试剂为原料,通过熔融法制备了硅灰石为主晶相,钙长石为次晶相的微晶玻璃。采用差热扫描(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了晶化温度对微晶玻璃样品的析晶性能、微观结构的影响,测试了样品的耐酸耐碱性、密度、抗弯强度、显微硬度等性能。结果表明:随着晶化温度的升高,微晶玻璃样品中晶粒逐渐长大,由球型晶体发育成杆状晶体;在850~1050℃热处理的微晶玻璃,其密度、抗弯强度和显微硬度都随着晶化温度的升高逐渐增加,950℃时微晶玻璃性能最优,耐酸性为0.19%、耐碱性为0.18%、密度达2.82g/cm~3、抗弯强度达97.52 MPa、显微硬度达527 MPa,1000℃时,微晶玻璃的性能不同程度的降低可能是因为晶相转变或晶相分布造成不致密结构引起的。     

晶化温度对油页岩渣微晶玻璃抗折强度和耐腐蚀性的影响

以油页岩渣、电石渣为主要原料制备了全固废微晶玻璃。采用DTA、XRD、SEM等测试手段,分析研究了不同晶化温度对油页岩渣微晶玻璃微观结构和性能的影响。结果表明:最佳晶化温度为950℃,得到的微晶玻璃主晶相为绿辉石和硅灰石,次晶相为霓石和普通辉石,微观结构致密,晶粒呈长条状集聚分布,抗折强度为210 MPa,耐腐蚀性能较好。     

Al2O3对钢渣提铁后二次渣制取的微晶玻璃性能的影响

为了利用大量的钢渣、改质剂A和改质剂B等固体废弃物制备具有高附加值的微晶玻璃,将钢渣与改质剂A和B混合熔融提铁并采用DTA、XRD、SEM等手段研究了Al2O3对钢渣提铁后二次渣制取的微晶玻璃性能的影响.结果表明,当Al2O3质量分数为3％ ～6％时,试样的主晶相为硅灰石,微晶玻璃晶体呈粒状,晶体结构疏松且有少许气孔存在;随着Al2O3含量的增加,微晶玻璃的主相由硅灰石转变为镁黄长石和钙铝黄长石.当Al2O3质量分数为15％时,析晶动力学参数k(Tp)最大,析晶能力强,此时微晶玻璃的晶粒尺寸为1～2 μm左右,且晶相结构致密,其抗弯强度为49.85 MPa,显微硬度为3.60 GPa,抗压强度为181.47 MPa,符合建筑装饰用微晶玻璃的国家标准要求.     

利用铁尾矿制备微晶玻璃试验研究

以商洛铁尾矿为主要原料,采用烧结法制备CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2四元体系微晶玻璃。研究了晶化温度对微晶玻璃抗压强度、密度和化学稳定性的影响。结果表明,随着晶化温度的升高,微晶玻璃的抗压强度和密度均呈现先增大后降低的趋势,而耐酸性和耐碱性呈现先降低后增高的趋势。当晶化温度为900℃,保温时间为2 h时,制备的微晶玻璃性能最优,其主晶相为透辉石相,抗压强度为164.75 MPa,密度为2.82 g·cm-3,耐酸质量损失率为0.11%,耐碱质量损失率为0.13%。     

MgO含量对RSCAF体系微晶玻璃析晶行为的影响

采用MgO取代R₂O-SiO₂-CaO-Al₂O₃-F(RSCAF)体系中的部分CaO制备了微晶玻璃,系统研究了MgO含量对该微晶玻璃析晶行为的影响。结果表明,RSCAF体系中不含MgO时(CaO含量为16.5%,质量分数,下同),经过热处理后微晶玻璃的主晶相为硅碱钙石,微观形貌中结晶相呈犬牙交错状,微晶玻璃的密度小于基础玻璃。当RSCAF体系中MgO的含量为0%~3%时,微晶玻璃的结晶度随着CaO含量的减少而降低;随着体系中MgO含量的进一步增加以及CaO含量的减少,微晶玻璃的主晶相由硅碱钙石逐渐向透辉石转变,微观形貌中呈柱状、片状的透辉石相增多,密度也逐渐增加;当体系中MgO的含量增加到4%(CaO含量降低至12.5%)时,微晶玻璃的主晶相完全转变为透辉石,且透辉石的结晶度相对主晶相为硅碱钙石时有所增加,微晶玻璃的密度大于基础玻璃。     

陶瓷废渣为主要原料的一步法制备微晶玻璃及析晶影响

运用一步析晶法热处理工艺,以陶瓷废渣和相应化学试剂为原料,制备了陶瓷废渣基微晶玻璃。通过差热扫描(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)等手段研究了不同保温时间对微晶玻璃的烧结性能、微观结构的影响规律,并优化工艺参数,测试了样品的耐酸耐碱性、体积密度、抗折强度、显微硬度等性能。结果表明:一步析晶法热处理工艺制备陶瓷废渣基微晶玻璃结果良好,保温时间对微晶玻璃的晶体析出影响较明显,当在938℃保温120 min时,微晶玻璃性能最佳:体积密度2.8 g·cm~(-3),耐酸耐碱性0.19%,抗折强度93.9 MPa,显微硬度6.8 GPa。微晶玻璃主晶相为硅灰石,次晶相为钙铝黄长石。微晶玻璃制备过程中,晶相含量的增加、晶相结构和微观形貌排布是增强微晶玻璃机械性能的主要因素。一步析晶法热处理工艺,具有热处理制度简单、工艺周期短、能源消耗低等优点,具有较好的应用前景。     

晶化温度对MgO-Al2O3-SiO2系尖晶石微晶玻璃结构与性能的影响

采用熔融法制备了MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,利用DSC、XRD、SEM等表征手段研究了晶化温度对微晶玻璃结构与性能的影响。结果表明,晶化温度为860℃时,有尖晶石晶体析出。晶化温度为1037℃、1080℃时,主晶相为尖晶石,次晶相为二钛酸镁和钛酸锆,随着晶化温度的升高,晶相含量增多,晶粒尺寸增加。晶化温度为1120℃时,主晶相仍为尖晶石,次晶相为金红石、钛酸锆。在1080℃晶化2 h后的微晶玻璃具有最佳的综合性能,其显微硬度为8.59 GPa,抗弯强度为146.0 MPa,热膨胀系数6.05×10^-6/K,密度为2.760 g/cm³。     

晶化温度对CaO-Al2O3-SiO2-Fe2O3系粉煤灰微晶玻璃析晶及性能的影响

以粉煤灰、石灰石和无水碳酸钠为原料,通过烧结法制备了以钙长石、钙铁辉石和霞石为晶相的复合晶相微晶玻璃.借助差热分析、X射线衍射及扫描电子显微镜研究了晶化温度(850～1100℃)对微晶玻璃析晶行为、显微形貌和性能的影响.结果表明:随晶化温度的升高钙长石和霞石晶相的含量先增加后降低,钙铁辉石晶相含量逐渐增加,同时微晶玻璃中晶体形态逐渐由球形微晶发育成柱状,最后长成片状;晶化温度的升高有利于微晶玻璃的烧结致密化,1050℃时微晶玻璃的线收缩率和体积密度达到最大,分别为17.04％和2.76 g/cm3,吸水率最小,为0.01％.过高的晶化温度(1100℃)会降低其致密程度.     

Na2O-CaO-SiO2-MgO-Al2O3-ZnO微晶玻璃制备及晶化行为的研究

本文设计了Na2O-CaO-SiO2-MgO-Al2O3-ZnO体系,采用熔融法制备了以磷渣为主要原料的微晶玻璃,磷渣在微晶玻璃中的使用率达到67～75%,并利用XRD,SEM等确定了玻璃的最佳热处理制度,研究了Na2O对微晶玻璃析晶及特征的影响.结果发现经过 750 ℃核化4 h,850 ℃晶化2 h,得到主晶相为硅灰石(CaSiO3)和菱硅钙钠石(Na2Ca2Si3O9)的微晶玻璃.玻璃中表面析晶和整体析晶同时存在,其中Na2O可促进整体析晶和菱硅钙钠石的析出.     

废渣掺入量对钒渣微晶玻璃结构及性能的影响

以贵州省黔东南州某石煤提钒厂废渣为主要原料,取代基础玻璃组成中的Al2O3制备CaO～Al2O3～SiO2系微晶玻璃。采用DSC、XRD、SEM以及其他测试手段对样品进行分析,探讨了钒渣掺入量对微晶玻璃结构和性能的影响。实验结果表明:由DSC曲线确定核化与晶化温度分别为810℃和1000℃;对样品进行XRD分析,发现其主晶相为β-硅灰石,并且随着钒渣掺入量的增加,样品主晶相不发生变化。对11个样品进行综合比较后,发现9号样结构及性能最佳,其钒渣掺入量为63.62%,样品结构致密,气孔率低,抗折强度、吸水率及莫氏硬度明显优于天然石材。     

烧结法制备Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的烧结制度及性能研究

采用烧结法制备了Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃。通过DSC分析，并结合对LAS微晶玻璃烧结过程的研究，提出了其较合适的烧结制度。用XRD对该微晶玻璃的物相组成进行了研究，讨论了烧结温度对LAS微晶玻璃热膨胀系数及抗弯强度的影响。为获得具有结构均匀致密、晶相含量高的LAS微晶玻璃，应使烧结温度尽量接近主晶相析晶温度。本文研究的LAS微晶玻璃的适宜烧结温度为1130℃。     

Cr2O3对废建筑玻璃研制的微晶玻璃结构及性能影响

本研究以正交实验确定的最佳制备微晶玻璃的工艺条件为基础,探讨cr2O3晶核剂不同添加量对利用废建筑玻璃研制的微晶玻璃的微观结构及性能的影响.利用XRD法和SEM 法确定不同试样的晶相与形貌;用半定量法确定各试样的晶相与玻璃相的含量,按微晶玻璃的测试标准测试各试样的体积密度、吸水率、抗折强度.实验结果:添加cr2O3;晶核剂析出的主晶相为Na2Ca3Si6O16和SiO2,Na2Ca3Si6O16晶体呈针状,SiO2晶体呈粒状;且试样中的晶相含量随着晶核剂添加量增加而增加.经分析:确定Cr2O3最佳添加量为8wt%,对应的晶相(Na2Ca3Si6O16SiO2、Na2CrO4)含量为47.21%,抗折强度为95.05Mpa.体积密度为2.336g/cm3,吸水率为O.12%.     

TiO2含量对高炉渣微晶玻璃结构和性能的影响

利用高炉渣并添加辅料制备了基础玻璃,对基础玻璃进行热处理制备出以钙长石为主晶相的微晶玻璃.运用DSC、XRD、SEM等测试方法,综合分析TiO2含量对高炉渣微晶玻璃结构和性能的影响.结果表明:随着TiO2含量从1.29wt％增加至5.29wt％,微晶玻璃析晶温度逐渐降低,微晶玻璃主晶相均为钙长石、次晶相均为透辉石,微晶玻璃的体积密度、显微硬度及抗折强度呈现上升趋势.当TiO2含量为5.29wt％时,样品机械性能最好,体积密度为2.738 g·cm-3,抗折强度为79.8 MPa,显微硬度为930.2 HV.     

高掺量煤矸石固废微晶玻璃结构与性能研究

本文通过XRD、SEM、TG-DSC、耐腐蚀性、密度、硬度、断裂韧性等测试,研究不同热处理制度和煤矸石掺量对微晶玻璃晶体结构、微观形貌、物化性能的影响。结果表明,该体系煤矸石微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl₂Si₂O₈),随着热处理晶化温度的升高,析出的主晶相数量变多,尺寸变大,但主晶相种类并未改变。当热处理制度为核化温度750 ℃保温1 h、晶化温度1 000 ℃保温1 h时,主晶相晶体尺寸大小约300~400 nm。在优化热处理制度下,当煤矸石掺量从44%(质量分数)增加到70%时,4种不同煤矸石掺量微晶玻璃的物化性能相差不大。综合考虑煤矸石固废利用率和样品的物化性能指标,煤矸石掺量为70%的样品综合性能最佳。本文设计的煤矸石微晶玻璃体系,对煤矸石固废的包容性好,消纳性强,可实现煤矸石固废的大掺量高值化利用,为解决煤矸石固废堆积、环境污染等问题提供了理论基础和实验依据。