利用金属尾矿制备泡沫微晶玻璃的研究现状及展望

金属尾矿等工业废料属于可再利用的资源,其综合利用问题一直备受国内外学者的关注。文中介绍了制备泡沫微晶玻璃的工艺,综述了以金属尾矿为主要原料的泡沫微晶玻璃的国内外研究进展。从金属尾矿综合利用的角度,展望了金属尾矿泡沫微晶玻璃的发展方向及亟待解决问题。      

热处理过程对钢渣微晶玻璃结构和性能的影响规律

利用转炉钢渣作为原料,采用烧结法制备了碱度(CaO/SiO₂质量比)分别为0.5、0.6和0.7的微晶玻璃.通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等手段,结合样品收缩率与力学强度测试结果,研究了在不同热处理条件下三种微晶玻璃的结构与性能的变化规律.微晶玻璃的力学强度主要受基础玻璃烧结性能和内部晶体组织结构的影响.烧结收缩率高,内部晶体呈方柱状交织形态,则微晶玻璃的力学强度最好.微晶玻璃的晶相主要为黄长石晶体和辉石晶体,高温条件有利于黄长石晶体生长而促使辉石/黄长石比例减少.碱度为0.6的微晶玻璃收缩率最大,其内部的黄长石晶体呈方柱状交织排列,构成晶体骨架,并同残余玻璃相形成力学强度较高的微观组织,从而使得其具有优异的力学性能.     

铬渣微晶玻璃析晶行为的研究

利用熔融法对以铬渣和硅石为原料制备微晶玻璃进行研究,通过DTA、XRD、SEM等分析方法,对铬渣微晶玻璃的晶相组成、晶体形貌特征等进行了分析,研究结果表明,随着铬渣含量的增加,微晶玻璃的主晶相为普通辉石,晶体的析出量增大,密度和显微硬度呈先增大后降低的趋势.     

FeO含量对不锈钢渣微晶玻璃铬的迁移分布规律及固铬效果的影响

利用不锈钢渣制备微晶玻璃,系统研究了FeO含量对Cr在微晶玻璃中的赋存分布状态、迁移行为及固铬效果的影响。研究表明,在形核阶段,随着FeO含量增加,铬尖晶石类晶核数量增大,玻璃相中Cr逐渐向铬尖晶石中迁移。在晶化阶段,铬尖晶石纳米晶体生成透辉石晶相。TEM与XPS分析表明,一部分Cr赋存于透辉石晶格中,另一部分Cr仍赋存于被透辉石包裹的铬尖晶石中。玻璃相中的Cr也随着透辉石晶体的生成而不断扩散迁移进透辉石晶格中。FeO含量为4.80%（指质量分数,下同）时,95.23%Cr赋存于透辉石晶相中,Cr3+浸出浓度仅为0.007 mg/L,微晶玻璃抗压强度为235 MPa,维氏硬度为949.3。本研究结果为强化固铬效果,实现不锈钢渣无害化、高值化利用提供理论与技术支持。     

利用选钛尾矿制备微晶泡沫玻璃及其性能研究

利用攀枝花选钛尾矿为主要原料,添加硼砂助熔剂经熔融、水淬、发泡、微晶、退火等系列工艺制备出微晶泡沫玻璃。研究了发泡剂种类、用量及稳泡剂用量、发泡时间、发泡温度、微晶化温度及时间等因素对微晶泡沫玻璃的表观密度、抗压强度和吸水率的影响。并通过SEM扫描分析制备的试样,内部出现充满连通且封闭的不规则气泡,孔壁较厚,体积膨胀明显的多孔状结构。研究结果表明:当发泡剂CaCO_3的添加量为2%,稳泡剂Na_3PO_4·12H_2O的添加量为5%时,在发泡温度840℃时发泡20 min,550℃微晶化处理90 min后可以制备孔径1.8~2.2 mm,表观密度1.31g/cm~3,抗压强度16.7 MPa,吸水率为11.3%的微晶泡沫玻璃。     

用铁尾矿、硼泥和粉煤灰制备微晶玻璃

以铁尾矿为主要原料,采用烧结法制备了微晶玻璃.通过DTA、XRD、SEM等分析方法,研究了CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃的析晶性能,并对铁尾矿微晶玻璃的晶相组成及晶体形貌特征等进行了分析.结果表明：铁尾矿微晶玻璃起始析晶温度为1 179 ℃,析晶峰温度为1 241 ℃;其主晶相为钙铁辉石,次晶相为普通辉石.晶粒尺寸在1～8 μm范围内,其集合体呈球状、枝晶状和块状晶体.     

铁尾矿制备BaO-Fe2O3-SiO2系微晶玻璃

以鞍山铁尾矿为主要原料制备主晶相为铁钡氧体(BaFe12O19)的微晶玻璃.利用DTA、XRD、SEM等对微晶玻璃的样品进行测试分析.研究结果表明:通过对热处理条件的严格控制可以控制铁钡氧体(BaFe12O19)的析晶颗粒的大小及分布.经800℃/2h 990℃/3h分步热处理后的微晶玻璃中析出的铁钡氧体含量最大,晶粒尺寸在0.8～1.0μm.     

冶金熔渣混合制备微晶玻璃的组成及性能优化

以电炉镍铁渣和普通高炉渣为主要原料,采用Petrurgic一步法制备了微晶玻璃,并结合力学性能测试,对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析,讨论了电炉镍铁渣和普通高炉渣配比、Mg2+含量以及晶核剂Ti O2对成品微观结构及性能的影响规律.结果表明:将熔渣冷却至900℃结晶和650℃退火,能够制备出性能优良的微晶玻璃.当Mg2+含量增加且析出晶体为单一辉石族矿物时,微晶玻璃具有较高的力学性能.电炉镍铁渣或Mg2+含量增加,会导致其辉石族矿物含量增加,当两种渣混合掺量达到90%(镍铁渣质量分数50%,高炉渣质量分数为40%)且外掺2%MgO时,所制备微晶玻璃结构致密,仅含有单一辉石族矿物,包括透辉石、普通辉石和斜顽辉石,从而具有最优的力学性能,其抗折强度达210 MPa,抗压强度达1162 MPa.电炉镍铁渣或者MgO含量进一步增加,会导致镁橄榄石析出,此时微晶玻璃的力学性能显著下降.Ti O2含量的增加不改变微晶玻璃晶体种类,合适掺入Ti O2(本实验为质量分数2%)能够增强透辉石含量,提升性能;但过量掺入会抑制晶体生长,导致其性能下降.     

冶金熔渣混合制备微晶玻璃的组成及性能优化

以电炉镍铁渣和普通高炉渣为主要原料,采用Petrurgic一步法制备了微晶玻璃,并结合力学性能测试,对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析,讨论了电炉镍铁渣和普通高炉渣配比、Mg2+含量以及晶核剂TiO₂对成品微观结构及性能的影响规律.结果表明:将熔渣冷却至900℃结晶和650℃退火,能够制备出性能优良的微晶玻璃.当Mg2+含量增加且析出晶体为单一辉石族矿物时,微晶玻璃具有较高的力学性能.电炉镍铁渣或Mg2+含量增加,会导致其辉石族矿物含量增加,当两种渣混合掺量达到90%(镍铁渣质量分数50%,高炉渣质量分数为40%)且外掺2% MgO时,所制备微晶玻璃结构致密,仅含有单一辉石族矿物,包括透辉石、普通辉石和斜顽辉石,从而具有最优的力学性能,其抗折强度达210 MPa,抗压强度达1162 MPa.电炉镍铁渣或者MgO含量进一步增加,会导致镁橄榄石析出,此时微晶玻璃的力学性能显著下降.TiO₂含量的增加不改变微晶玻璃晶体种类,合适掺入TiO₂(本实验为质量分数2%)能够增强透辉石含量,提升性能;但过量掺入会抑制晶体生长,导致其性能下降.      

铁尾矿微晶玻璃在热处理过程中的相组成及组织演变

以铁尾矿为主要原料制得玻璃粒料,分别在700、900和1 100℃以及更高的温度(1 135℃和1 200℃)下对玻璃料进行热处理,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征热处理后微晶玻璃的物相组成与微观结构,研究在不同温度下热处理后玻璃的相组成及微观结构演变。结果表明:7 00℃热处理开始析出正交晶系橄榄石型和三斜晶系日光石型物相;随热处理温度升高,日光石型和橄榄石型物相逐渐减少,并形成尖晶石型物相,结晶相晶粒逐渐长大;900℃下热处理后主要结晶相为立方晶系尖晶石和三斜晶系钠钙长石物相;在高于1 100℃温度下热处理时,形成以磁性物相尖晶石型铁氧体为主要结晶相的微晶玻璃。     

柿竹园钨钼铋尾矿回收萤石可选性试验研究

介绍了柿竹园钨钼铋尾矿的工艺矿物学性质及可选性试验研究。根据尾矿性质,确定采用预先筛分粗颗粒直接抛尾,细粒级进入萤石浮选,粗精矿精选,产品强磁脱硅,部分中矿单独再选产出低品位萤石精矿的混合流程。最终获得高品位萤石精矿,CaF297．22％,回收率为55．06％,低品位萤石精矿CaF290．89％,回收率为8．16％。     

Development of Glass Ceramics Made From Ferrous Tailings and Slag in China

 A great amount of ferrous tailings and slag cause severe damage to the ecological environment, which must be reclaimed and utilized. The composition, type, and characteristics of ferrous tailings and slag in China were introduced. The research status and the application outlook of glass ceramics made from ferrous tailings and slag were discussed. Glass ceramics made from ferrous tailings and slag can be applied to various fields, and it will be environmentally conscious materials in the 21st century.     

高钛高炉渣制备微晶石材的体系设计及制备研究

以攀枝花高钛型高炉冶金渣为主原料制备微晶石材,以Ca O-Al_2O_3-Si O_2玻璃体系为基础,采用DSC、XRD、SEM等分析技术,研究不同晶核剂体系对高钛型矿渣玻璃的析晶特性、组织结构和性能的影响。结果表明,以攀枝花高钛型高炉渣为主原料,在高添加比(60%)情况下制备微晶石材是可行的,渣中适量的Ca O和较多的TiO_2可以形成稳定的基础玻璃,通过引入Fe/Cr复合晶核剂或者Ti/Zr复合晶核剂,可促进基础玻璃的析晶过程,获得较高的结晶度;其中以F、S为晶核剂的玻璃析晶能力较差。获得的微晶石材以辉石、榍石等为主要晶相,组织结构受晶核剂类型的影响略有差异,该类型矿渣微晶石材性能优异,抗弯强度达90 MPa,耐酸碱性能远优于普通高炉渣微晶石材。     

萤石开发利用与浮选分离技术动态

回顾了近年来我国萤石资源的产销状况,介绍了萤石的应用领域和前景。分析了萤石的矿石特性与浮选分离技术及其技术难点,提出应加强萤石工艺技术与调整剂的机理研究,并展望了萤石的发展战略与技术方向。     

铜冶炼渣尾矿综合利用现状及研究

铜冶炼炉渣含有大量的有价金属元素,经过选矿工艺处理后,大部分铜被回收,选出的渣精矿返回熔炼炉,渣尾矿外售至水泥厂,尾矿中有价金属仍存在较大利用价值,在现有工艺流程后增加磁选工艺,磁选后的铁精粉用作炼钢配料,尾矿外售。主要介绍了熔炼渣及尾矿成分,现有工艺尾矿处理方式,新工艺的应用及实践。     

Properties of Glass‐Ceramics Synthesized from Blast Furnace Slag with Different Sizes

Glass‐ceramics were made from ground blast‐furnace slag and other additives using a conventional ceramic‐sintering route. The weight percent of blast furnace slag reached more than 90% in raw material. The size influence of slag powders on the properties of glass‐ceramics was investigated. The main crystalline phase of glass‐ceramic is melilite. A high microhardness between 4.4 to 5.2 GPa and a bending strength between 74 to 90 MPa as well as a density between 2.5 to 2.8 g/cm³ were obtained. The result indicated that the obtained glass‐ceramics present desirable properties for building materials, and this may be an attractive method for making useful and marketable products from the waste of iron production.     

钢渣基高碱度微晶玻璃的一步法制备及工艺参数研究

为了提高微晶玻璃原料中高钙冶金渣的掺量,需要制备出碱度更高的微晶玻璃.本文采用一步法,以钢渣为主要原料,制备碱度（CaO与SiO₂的质量比）为0.9的钢渣基高碱度微晶玻璃.通过X射线衍射分析、扫描电镜和性能测试等手段,研究热处理条件对微晶玻璃微观形貌及线收缩率、体积密度和抗折强度等性能的影响规律.研究表明,高碱度微晶玻璃适合采用一步法制备工艺,当在1100℃保温120 min时,微晶玻璃烧结过程基本完成,此时获得最大体积密度2.4 g·cm^-3,最高抗折强度56.4 MPa.微晶玻璃的主晶相为钙铝黄长石,副晶相为辉石.基础玻璃颗粒在升温过程中完成了成核和析晶过程,而在保温过程中主要进行的是基础玻璃颗粒的烧结致密化和晶体的进一步发育.升温至1100℃保温30 min,微晶玻璃的抗折强度超过45 MPa,微晶玻璃内部晶体呈方柱状交织排列并构成晶体骨架分布在残余的玻璃基体中;随着保温时间的增加,微晶玻璃的线性烧结收缩率、体积密度和抗折强度均逐渐增大,而晶相的含量基本保持不变,晶体逐渐由球形颗粒状和短柱状发育为长柱状.晶体的形状以及与残余玻璃相构成的整体致密结构是导致高碱度微晶玻璃力学性能提高的主要因素.     

废铜冶炼渣浮选尾矿氨浸试验

采用氨浸工艺选择性浸出废铜冶炼渣浮选尾矿中的铜。结果表明：在NH3?H2O浓度2 mol/L、液固比7 mL/g、温度30 ℃、搅拌速度400 r/min、浸出反应时间60 min的条件下,铜浸出率为53.20%,浸出渣铜品位为0.39%。浸出前后矿石颗粒大小以及形貌没有发生很大变化,浸出后矿石粗颗粒表面附着的细颗粒比浸出前减少。     

One-step Crystallization Kinetic Parameters of the Glass-ceramics Prepared from Stainless Steel Slag and Pickling Sludge

One-step crystallization is one of the most energy conserving methods for glass-ceramics preparation.However,only a few kinetics studies focused on the glass-ceramics prepared by the one-step crystallization.The onestep crystallization kinetic parameters were studied using differential scanning calorimetry.The activation energy(Ea)and the Avrami parameter(n)were calculated as 152.79kJ·mol-1 and 4.39,respectively.These parameters indicate that continuous nucleation and three-dimensional crystal growth are the dominating mechanisms in the one-step crystallization process of the parent glass.The properties of the obtained glass-ceramics can be compared to the glass-ceramics prepared by the two-stage heat treatment and sintering method.This crystallization kinetics research can be used to evaluate the one-step crystallization potential of a parent glass.