粉煤灰微晶玻璃的結(jié)構(gòu)分析及晶體化學式的確定.pdf

1、微晶玻璃是在熱處理過程中對基礎(chǔ)玻璃進行控制晶化而制得的一種含有玻璃相和微晶相的復(fù)合固體材料。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，粉煤灰的排放量也日益增多，其大量堆放，占用大量耕地，污染環(huán)境，但它卻是一種具有較高資源價值的物質(zhì)。由于粉煤灰含有大量SiO2、 Al2O3等氧化物，人們開始利用粉煤灰為主要原料來制備微晶玻璃。到目前為止，對粉煤灰微晶玻璃已經(jīng)研究了很多，包括成分組成、熱處理制度、燒結(jié)過程、析晶機理等方面，相關(guān)技術(shù)和理論已經(jīng)相對比較成熟。但是

2、對粉煤灰微晶玻璃結(jié)構(gòu)特別是主晶相結(jié)構(gòu)的研究卻鮮有報道。本課題圍繞硅灰石的形成機制、Na2O對硅灰石析晶及結(jié)構(gòu)的影響以及硅灰石晶體化學式三個方面進行探討。
　　本課題以Na2O-CaO-SiO2系為研究對象，設(shè)計基礎(chǔ)玻璃配方，使初始配料點落在硅灰石相區(qū)內(nèi)，利用燒結(jié)法制備了粉煤灰微晶玻璃試樣。通過相圖熱力學的分析計算，探討了Na2O對Na2O-CaO-SiO2體系的助熔作用;研究了加入Na2O后，Na2O、CaO、SiO2三元體系中硅

3、灰石析晶機理、組元間相互作用機制;采用X射線衍射、電子探針-能譜方法研究了微晶玻璃玻璃基體和晶相的組成及晶相含量;紅外光譜研究了基礎(chǔ)玻璃與微晶玻璃的結(jié)構(gòu);電子探針波譜精確地測定了微晶玻璃晶相的成分。
　　研究結(jié)果表明，隨著Na2O含量的增加，粉煤灰微晶玻璃的主晶相均為硅灰石，且X射線衍射峰增強，粉煤灰微晶玻璃的結(jié)晶程度加大;當Na2O含量分別為7％、8％時，紅外光譜中均出現(xiàn)了很強的α-硅灰石特征峰，特征吸收帶變窄，450cm-1、

4、470cm-1特征吸收帶變得更為尖銳，表明結(jié)晶度變大。電子探針形貌分析結(jié)果表明，晶體均呈塊狀，大小約為3～15μm，試樣的致密度增大;根據(jù)電子探針—能譜數(shù)據(jù)，利用最小二乘法估計參數(shù)值，按照多元線性分析，計算得出，晶相含量分別為39.1％、41.5％?？傊?，本研究體系中，三種測試分析方法均表明隨著Na2O含量的增加，粉煤灰微晶玻璃的析晶能力增加，結(jié)晶度、晶相含量增加。
　　Na2O含量為8％的電子探針波譜分析表明，微晶玻璃各個晶粒的

5、成分不盡相同，這是由于基礎(chǔ)玻璃中存在成分起伏、各晶粒周圍存在平衡濃度等因素造成的;晶粒中不僅含Ca、Si、O元素，還含有Na、B、Al、Mg、Ba、K、Fe元素，晶體內(nèi)雜質(zhì)原子的存在，可引起自由能F=E-ST降低，這在熱力學上是合乎需要的。根據(jù)電子探針波譜數(shù)據(jù)，采用以陰離子(O=18)，即[Ca6Si6Oi8]為基準的氫當量法，計算出粉煤灰微晶玻璃中硅灰石的晶體化學式為:(Na0.0055B0.2530Al0.0163Mg0.0831