煤矸石微晶玻璃制備及性能研究.pdf

1、近年來，煤炭在我國國家能源結(jié)構(gòu)中仍占有很大的比例，煤矸石作為煤炭生產(chǎn)過程中被分離出來的固體廢棄物也在逐年累積。目前，這些煤矸石以粗加工利用為主，附加值較低。本文針對這一問題，以煤矸石為主要原料制備微晶玻璃，探索了煤矸石為主要原料熔制玻璃過程，研究了不同化學(xué)組成的煤矸石基礎(chǔ)玻璃的熔制性能；研究了不同化學(xué)組成、不同熱處理制度下煤矸石微晶玻璃的析晶和燒結(jié)行為；探索了煤矸石微晶玻璃的結(jié)構(gòu)衍變規(guī)律；對試驗制備的煤矸石微晶玻璃進(jìn)行宏觀性能測試；最后

2、，提出一種新的煤矸石微晶玻璃著色工藝。通過上述研究得到以下結(jié)論：
　　1、煤矸石和其他輔料熔制基礎(chǔ)玻璃的過程是：煤矸石中有機質(zhì)燃燒、高嶺石受熱脫水并與其它輔料反應(yīng)生成硅酸鹽，在高溫下硅酸鹽熔融、澄清、均化，得到粘度小的澄清玻璃液。其中，溫度升高，煤矸石基礎(chǔ)玻璃熔制進(jìn)程加快；Na2O含量高、SiO2/Al2O3比值大的煤矸石基礎(chǔ)玻璃較易熔制：Na2O含量為25％的煤矸石基礎(chǔ)玻璃在1300℃下即可熔制，SiO2/Al2O3比值為3.0

3、的煤矸石基礎(chǔ)玻璃熔制溫度也僅有1350℃；MgO含量為12%的煤矸石基礎(chǔ)玻璃在1400℃可實現(xiàn)熔制，增加或降低MgO含量都會使煤矸石基礎(chǔ)玻璃熔制溫度升高。
　　2、Na2O含量由10%增加到25%，煤矸石微晶玻璃主晶相由鎂橄欖石相轉(zhuǎn)變?yōu)橄际?，最終轉(zhuǎn)變?yōu)楣桎X酸鈉相，晶體不斷長大、數(shù)量先迅速增加后緩慢減少；MgO含量高的煤矸石微晶玻璃易于析出柱狀鎂橄欖石相，且當(dāng)MgO含量為19%時，煤矸石微晶玻璃析晶較好；SiO2/Al2O3比值≥

4、2.0時，SiO2/Al2O3比值增大，煤矸石微晶玻璃中晶體尺寸逐漸變大，但霞石相重熔，主晶相由霞石相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殒V橄欖石相。
　　3、煤矸石微晶玻璃的燒結(jié)通過粘性流動完成，燒結(jié)速率主要受體系粘度影響，同時又與微晶玻璃析晶相關(guān)。Na2O含量高、SiO2/Al2O3比值大、熱處理溫度高的煤矸石微晶玻璃粘度小，燒結(jié)速率快；MgO含量高的煤矸石微晶玻璃，由于MgO大量參與析晶，對燒結(jié)不利。
　　4、煤矸石微晶玻璃熱處理過程中，溫度較

5、低時，基礎(chǔ)玻璃顆粒表面先析出晶體，隨著溫度升高，晶體增多、長大；當(dāng)溫度達(dá)到某一值時，煤矸石微晶玻璃燒結(jié)過程開始，試樣逐漸致密，同時試樣中的晶體繼續(xù)增多、長大；但當(dāng)溫度過高時，熔點較低的晶體發(fā)生重熔，晶體數(shù)量減少且玻璃及晶體熔融產(chǎn)生的液相會包裹顆粒間的氣體，對試樣致密化不利。結(jié)構(gòu)的變化最終會引起煤矸石微晶玻璃性能的改變。
　　5、在坯體成型時，加入1%Co2O3和3%NiO可將煤矸石微晶玻璃分別著成藍(lán)色和紫色；而加入1%K2Cr2O