大比例熔融包鋼高爐渣制備透輝石類微晶玻璃晶核劑的研究.pdf

1、高爐渣主要由氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鋁、二氧化硅等化學組分組成，其中這4種組分約占高爐渣總質(zhì)量的90%，其化學成分與原始玻璃組成相近，且有害雜質(zhì)含量少，是制造透輝石類微晶玻璃的理想原料，同時高爐渣中的 Fe2O3（FeO）、CaF2、TiO2等還可以作為微晶玻璃的有效晶核劑。透輝石（CaMg(SiO3)2）微晶玻璃，在化學穩(wěn)定性、耐磨性、機械強度以及耐化學侵蝕性等方面均優(yōu)于陶瓷地磚和天然石材，在建筑裝飾材料方面可以替代傳統(tǒng)的陶瓷地磚和天

2、然花崗巖。
　　本研究以包鋼鋼鐵公司6＃高爐排放的高爐渣為主要原料，以少量的石英砂和純化學試劑調(diào)整基礎(chǔ)玻璃化學組分，采用熔融法制備大比例高爐渣微晶玻璃，研究晶核劑的種類和引入量對微晶玻璃析晶方式及性能的影響規(guī)律。首先通過Factsage6.2軟件對考慮晶核劑成分在內(nèi)的玻璃系統(tǒng)進行熔化溫度（包括初熔溫度、液相線溫度）、粘度等計算，探明主晶相為透輝石且流動性良好的玻璃熔制及澆注溫度條件，設(shè)計基礎(chǔ)玻璃配方，其次，采用 DTA分析方法確定

3、基礎(chǔ)玻璃的熱處理制度，采用XRD、SEM等方法分析熱處理后微晶玻璃樣品的析晶礦物組成、顯微結(jié)構(gòu)以及微晶玻璃的性能。分別研究了單一晶核劑ZrO2、Cr2O3、TiO2、Fe2O3和兩種復(fù)合晶核劑Fe2O3+Cr2O3和Cr2O3+TiO2對微晶玻璃析晶行為和性能的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明：晶核劑 ZrO2可以促使高爐渣微晶玻璃整體析晶，當高爐渣的添加量為75%，ZrO2加入量為1%時，制備的高爐渣微晶玻璃以黃長石為主晶相，玻璃殘

4、余相較多，析晶效果不佳；晶核劑Cr2O3可以促使高爐渣微晶玻璃析出大量透輝石（CaMg(SiO3)2），當其添加量為1.5%-2%時，高爐渣的添加量為75%，便可得到預(yù)期的透輝石為主晶相，其晶粒大小約為2-3μm，分布均勻、致密，抗折強度為84.6-101.7MPa的高爐渣微晶玻璃；引入75%的包鋼高爐渣，以少量的石英砂和純化學試劑調(diào)整基礎(chǔ)玻璃化學組分，并添加3%-5%的晶核劑 TiO2，制備出以黃長石為主晶相，次晶相為透輝石的微晶玻璃

5、，晶體尺寸大小在5-10μm之間；當添加3% Fe2O3作晶核劑時，熱處理后樣品發(fā)生了整體析晶，成功制備出以黃長石為主晶相的高爐渣微晶玻璃，彎曲強度可達80.4MPa，機械性能優(yōu)良；添加復(fù)合晶核劑Fe2O3+Cr2O3與TiO2+Cr2O3成功制備出透輝石類(CaMg(SiO3)2)微晶玻璃，且微晶玻璃性能優(yōu)良，當添加2%Fe2O3+1%Cr2O3作晶核劑時，樣品中析出大量分布均勻、致密的細小晶粒，尺寸大小在0.5μm以下，彎曲強度達到