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为建设资源节约型、环境友好型社会,我国政府提出到2010年工业固体废物综合利用率达到60%的目标,其中粉煤灰综合利用率达到75%,冶炼渣达到86%。为了实现这个目标,必须拓宽粉煤灰和钢渣的利用途径、提高利用附加值。
微晶玻璃作为一种高档的装饰材料,以其优良的性能逐渐替代传统的装饰材料。通过利用固体废物生产微晶玻璃,不但能大幅度提高固体废物的利用量,而且其附加值能实现一个飞跃。因此生产建筑微晶玻璃为固体废物的利用开辟了一个新方向。
钢渣中CaO含量很高,粉煤灰含有较多的SiO2和Al2O3,恰好满足CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的要求。另外钢渣中的Fe2O3是一种晶核剂,再加上水淬后的玻璃容易析晶的特点,因此使用钢渣和粉煤灰,采用烧结法制备微晶玻璃有很大的可行性。
本课题简要介绍了钢渣和粉煤灰的利用现状,较为系统的阐述了矿渣微晶玻璃的分类、发展过程和应用。并利用钢渣和粉煤灰为主要原料,采用烧结工艺制度,制得以透辉石为主晶相的微晶玻璃。固体废物利用率达到58.4%,而且制备的微晶玻璃其性能高于花岗岩、大理石、瓷砖等装饰材料。
通过对相图、玻璃的熔制效果、烧结体的性能、固体废物的利用率等方面的综合考虑,确定了基础玻璃的配方,并发现钢渣中MnO的含量决定着微晶玻璃的颜色,Fe2O3对颜色的影响较小,不同成分的微晶玻璃颜色变化很大;差热分析(DSC)、烧结收缩率、X射线衍射(XRD)、扫描电境(SEM)、粒度分析等分析方法,研究了热处理过程中晶化和烧结的关系,分析了先烧结后晶化与先晶化后烧结两种方式发生的原因,得出了烧结和晶化的顺序不同会对析晶过程中晶粒的变化、晶体的最终形态、微晶玻璃的性能产生影响。
由正交试验得出热处理最佳参数为:晶化温度为790℃,晶化时间为1.5 h,烧结温度为1115℃,烧结时间为2h;热处理制度对微晶玻璃主晶相的种类没有影响,但对性能影响很大;烧结时间、晶化温度对微晶玻璃晶相情况(晶相含量、晶粒大小和分布)和性能有决定性的影响;通过粒度因素分析得出粒度对烧结温度和烧结体的外观有影响:粒度和烧结温度成反比,粒度越大烧结体表面花纹越大,过200目标准筛的玻璃颗粒烧结效果最好。
通过烧结法和整体析晶法的比较,发现利用钢渣和粉煤灰生产微晶玻璃采用烧结工艺较为理想。