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锰铁矿渣微晶玻璃的制备及其性能研究

周洁  
【摘要】:随着工业的迅速发展,大量的废渣被排放到环境中,即占用土地,又严重污染环境。因而设计一种新的工业技术使废渣变废为宝,对于保护环境,支撑社会的可持续发展是很有价值的。像发电站的煤渣,城市生活废渣,粉煤灰,钢铁行业粉尘,污水污泥,石油废渣等都可以制成砖和其他建筑材料。 辽宁省朝阳市鞍钢瓦房子锰矿的冶炼废渣主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰和氧化铁,与制备玻璃的原料相似,与此同时,其中含的MnO_2和Fe2O3也可以作为微晶玻璃的形核剂。以锰铁矿渣为主要原料制备微晶玻璃,提高其利用价值,具有很重要的现实意义。 本文以锰铁矿渣和废碎玻璃为主要原料,添加长石、硅石、白云石、方解石、萤石和纯碱等工业原料,采用熔融法制备CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系统锰铁矿渣微晶玻璃。采用化学分析的方法对锰铁渣的化学组成进行了定量分析,通过DTA、XRD、SEM等手段对锰铁渣微晶玻璃的晶相和显微结构进行了研究,并对微晶玻璃的硬度、密度、抗折强度、耐酸碱性进行了测试。讨论了热处理工艺制度和锰铁矿渣用量对玻璃的熔制、微晶玻璃的性能、晶相及显微结构的影响。 X射线衍射分析结果表明,锰铁矿渣微晶玻璃的主晶相为硅灰石和透辉石。试样的扫描电镜分析表明,微晶玻璃中的晶体大多为棱柱状、片状和粒状,交织结构,粒度均匀。 玻璃的热处理制度对微晶玻璃的性能有非常大的影响。本文经过优化后最佳热处理工艺参数为:退火温度570℃,核化温度720℃,保温1h,晶化温度920℃,保温1h。 微晶玻璃的抗折强度135MPa、硬度700~1300Kgf/mm~2、密度在2.8g/cm~3、物理性能均优于陶瓷砖、天然石材等材料,耐酸碱性强并且无放射性。在锰铁矿渣微晶玻璃中,矿渣的质量分数可以达到50%。具有很高的社会效益和经济效益。


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