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铁尾矿微晶玻璃的研制

王勇  
【摘要】: 近年来,利用尾矿废渣制备微晶玻璃,在国外已广泛应用于各个领域,但国内由于技术及制备工艺方面的缺陷,使其成本过高,没有得到广泛应用,仅限于建筑结构材料方面。 为了提高材料的技术含量和附加值,本课题以鞍山铁尾矿为主要原料,采用烧结-水淬法制备以BaO-Fe_2O_3-SiO_2为系统、主晶相为BaFe12O19的功能型微晶玻璃,并探讨了其组成、结构与性能之间的关系。制备过程主要由基础玻璃配方的确定、玻璃的熔制和基础玻璃的微晶化三个阶段组成。配方的确定主要是根据铁尾矿的主要化学成分,利用BaO-Fe2O3-SiO2系统相图确定不同的配方,通过试验确定最佳的基础玻璃配方(mol%)为:BaO 40%、Fe_2O_3 20%、SiO_2 40%。根据配方,将混和均匀的原料在高温炉中加热至1450℃,保温2小时后注入冷水中水淬得到碎玻璃。然后将其球磨成玻璃粉,烘干后压制成型。参考差热分析(DTA)数据,利用正交实验方法确定了最佳热处理工艺制度,测定了不同热处理条件下试样的抗弯强度和体密度,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等现代测试手段讨论了热处理的各工艺因素对微晶玻璃显微结构及性能的影响。进一步验证了利用正交实验方法得出的最佳热处理工艺制度:核化温度720℃,核化时间2小时;晶化时间990℃,晶化时间5小时。通过与微晶玻璃的国家标准比较,表明该种微晶玻璃的理化性能基本符合国家标准。对不同热处理条件下的试样的介电损耗和磁损耗进行测量得出:在最佳热处理制度下得到的试样的介电损耗和磁损耗较为优异,吸波能力较强。 实验表明,利用鞍山铁尾矿研制微晶玻璃材料在工艺和性能上都是可行。这对尾矿废渣的利用开发和新材料的研制都具有重大的意义。


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