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《北方工业大学》 2019年
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含氟铝灰制备微晶玻璃及物相转移特性研究

周伟  
【摘要】:本文分别以甘肃某铝厂铝冶炼过程中产生的二次铝灰以及“水洗”后的铝灰为原料,添加MgO、CaO、SiO2、TiO2,采用熔融法制备得到了以钙长石为主晶相的铝灰渣微晶玻璃,研究了铝灰含量对微晶玻璃试样的析晶行为、显微组织结构以及物化性能的影响。首先在对铝灰成分分析的基础上,以原始铝灰为主要原料设计了一系列基础玻璃配方,在1600℃下熔制2 h后降至1550℃熔制1 h浇筑得到基础玻璃试样,通过热处理制备出铝灰渣微晶玻璃,研究了铝灰含量对微晶玻璃性能的影响。结果表明:五组基础玻璃试样的玻璃化转变温度Tg位于725~746℃范围内,晶化开始温度Tx位于846~872℃范围内,并据此选用780℃为形核温度,选用880℃作为析晶热处理温度。微晶玻璃的主晶相为钙长石,副晶相为硅灰石,当铝灰含量为65 g的时候析出了少量透辉石。试样的硬度随铝灰含量的增加呈现出一直增加的趋势,铝灰含量为45 g时硬度最小为6.70 GPa,65 g时硬度最大为8.04 GPa,而试样密度则先增加后降低,当铝灰含量为45 g时,密度最大为3.25 g/m3,铝灰含量为25 g时密度最小为2.89 g/cm3。五组试样均具有优异的耐酸碱腐蚀性能,耐酸腐蚀性能随着铝灰含量的增加逐渐降低,而耐碱腐蚀性能则逐渐增强,且强于试样耐酸性。然后以经“水洗”预处理的铝灰为主要原料设计了一系列基础玻璃配方,在1 600℃下熔制2h后降至1550℃熔制1 h浇筑得到基础玻璃试样,通过热处理制备出铝灰渣微晶玻璃,研究了铝灰含量对微晶玻璃性能的影响。结果表明:五组基础玻璃试样的玻璃化转变温度Tg位于741~751℃范围内,晶化开始温度Tx位于845~879℃范围内,因此选择相同的热处理制度。微晶玻璃试样的主晶相仍然为钙长石,副晶相变为了橄榄石,当铝灰含量为65 g的时候析出了少量尖晶石,试样的硬度和密度值随铝灰含量的增加呈现出一直增加的趋势,当铝灰含量为25 g的时候硬度和密度都最小,分别为7.27 GPa和2.82 g/cm3,铝灰含量为65 g的时候硬度和密度都最大,分别为8.57 GPa和2.31 g/cm3。铝灰经“水洗”后并没有对试样的耐酸碱腐蚀性能产生影响,试样均具有优异的耐酸碱腐蚀性能,耐酸腐蚀性能随着铝灰含量的增加逐渐降低,而耐碱腐蚀性能则逐渐增强,且强于试样耐酸性。
【学位授予单位】:北方工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TQ171.733

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