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综合利用包钢高炉瓦斯灰制备微晶玻璃的工艺研究

闫永旺  
【摘要】: 微晶玻璃是一种新型无机非金属材料,具有许多优异性能。利用包钢高炉瓦斯灰制备微晶玻璃,既使废弃资源获得再生,又提高了材料的技术含量和附加值,同时使瓦斯灰的利用提高到一个更高的层次,为包钢高炉瓦斯灰的综合利用开辟了一条新的途径,具有明显的环境效益、经济效益和社会效益。 本文以包钢高炉瓦斯灰、石英砂、生石灰、氧化铝为主要原料,TiO_2为晶核剂,采用融熔法制备高炉瓦斯灰微晶玻璃,并且高炉瓦斯灰综合利用率可达50%。在分析包钢高炉瓦斯灰成分的基础上,设计了基础玻璃的组成,选择了合适的熔化温度,确定了瓦斯灰微晶玻璃的工艺制度,同时在试验过程中采用DSC、SEM等先进的检测手段,对试样的微晶结构和理化性能进行分析研究,以获取制备工艺的先进性和合理性,为瓦斯灰综合利用提供技术支持和理论依据。经过广泛探索和大量的试验,确定了包钢高炉瓦斯灰制备微晶玻璃的最佳工艺参数。 所制得微晶玻璃的性能指标为:抗压强度大于480MPa;维氏硬度1354Hv; DSC分析结果表明,加入包钢高炉瓦斯灰,微晶玻璃的核化温度和晶化温度都降低,并且析出的硅灰石类晶相增加。 适当的热处理工艺制度可使基础玻璃有效地成核与晶化,进而制得细小晶体均匀分布的微晶玻璃材料。通过试验设计安排热处理方案,经分析比较,确定包钢高炉瓦斯灰微晶玻璃最佳的热处理工艺参数为:玻璃的熔化温度为1450℃,保温3小时,退火温度为600℃,保温时间为5小时。以6℃/min的速率升至核化温度680℃,保温2小时;然后以4℃/min的速率升至晶化温度940℃,保温2小时,然后随炉冷却。


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