矿渣微晶玻璃的应用及发展

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1、矿渣微晶玻璃的应用及发展摘要本文介绍了矿渣微晶玻璃的国内外研究现状，阐述了矿渣微晶玻璃的性能特点、应用前景及目前存在的问题。关键词矿渣微晶玻璃，性能，应用前景1引言微晶玻璃又称为玻璃陶瓷，是一种由基础玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料，具有优良的力学、化学、热学、光学性能，已广泛地用作结构材料和功能材料，有良好的发展应用前景。矿渣微晶玻璃是微晶玻璃的一种，近年来得到了广泛的重视和应用。随着社会经济的迅速发展，我国对资源和能源的需求越来越大，由此带來的环境污染和生态环境破坏也日趋严重。全国工矿企业堆存的大量工业固体废弃物，不但

2、给生态环境带来巨大的危害和严重的安全隐患，同时也造成了资源浪费。我国在《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2004年度）》中明确将利用尾矿、冶炼渣、煤肝石、粉煤灰、油页岩渣、磷矿渣、凝灰岩和赤泥等工业固体废弃物生产复合材料、尾矿微晶玻璃、轻质建材、地膜、水泥替代物、工程结构制品等技术及设备作为近期高技术产业化的重点，从而表明工业固体废弃物的整体利用已从资源化开发进入产业化阶段。本文介绍了矿渣微晶玻璃的国内外研究现状、性能特点，并简要评述了矿渣微晶玻璃存在的问题及应用前景。2矿渣微晶玻璃的国内外研究现状矿渣微晶玻璃于1959年由前苏联在实验室

3、条件下首先研制成功，并在20世纪60年代牛产出可供工业和建筑需要的微品玻璃制品。此时采用的矿渣主要为高炉渣，成形方法以压延法和压制法为主，并对以硫化物和氟化物为晶核剂的作用和原理进行了深入的研究［1〜2］。20世纪70年代,美国、日本、英国等国家也对矿渣进行了开发研究并实现了炉渣微晶玻璃的工业化生产。此后各国材料科学家对不同类型的炉渣对玻璃制备、晶核剂选择及玻璃结晶能力的影响进行了探索。在晶核剂的使用上开始着重使用氧化物作晶核剂。如ZrO2.P202、ZnO."203、Ti02>Mn02及磁铁矿等都被作为晶核剂，复合晶核剂也开始得到研究和应用。1

4、974年日本以烧结法生产出新型的微晶玻璃大理石，这一不同于传统玻璃生产的新方法扩大了微晶玻璃基础组成的选择范围，并使微晶玻璃产品更加多样化。20世纪80年代我国对微品玻璃的研究也蓬勃发展起来，并在随后的20多年里对矿渣微晶玻璃的原料选择、晶核剂应用、热处理制度、成形方法、玻璃分相、玻璃成份、结构、性能的关系作了大量的研究，各种各样的炉渣、粉煤灰、金属尾矿等都被用來研制微晶玻璃。目前，矿渣微晶玻璃的应用已拓展到了包括建筑、化工、采矿、冶金、电工在内的许多领域，工业化生产也得到了一定的发展。蒋伟锋［3］以高比例高炉渣为主，添加廉价的硅砂、长石、萤石、

5、纯碱等原料，以CaO-A12O3-MgO-SiO2系玻璃为基础，利用熔融法制备了以硅灰石为主晶相，钙铝黄长石、镁黄长石、辉石为次晶相的琥珀色和玉白色两种颜色的矿渣微晶玻璃。高炉渣占45〜50%。刘洋、肖汉宁［4］采用熔融法，制备了CaO(MgO)-A12O3-Si()2系高炉矿渣微晶玻璃，实验结果表明,当高炉渣加入量为45%时，主晶相为普通辉石(CaSi03)和透辉石［CaMg(Si03)2］,材料结构均匀致密，性能良好。徐晓虹、钟文波、吴建锋［5］等以铝工业固体废弄物赤泥、粉煤灰、煤肝石等为主要原料，制备了装饰材料用微晶玻璃，并探讨了微晶玻璃的

6、热处理工艺制度及晶核剂对核化、晶化的影响。该研究采用烧结法制备微晶玻璃，制备了添加晶核剂及不添加晶核剂两个系列的样品。结果显75，用赤泥、粉煤灰、煤肝石三种工业废渣为主要原料，添加少量熔剂可制备出主晶相为8Ca0?5S102>CaA14016、Fe2S104或3CaO?2SiO2>SiO2的微晶玻璃。因赤泥、粉煤灰、煤肝石三种废渣屮富含的氧化铁、氧化钛本身就是晶核剂，故不用外加晶核剂，就可制备出富含微晶的微晶玻璃。外加晶核剂会提高核化、晶化温度，并造成多种晶体的生成以及个别种类的晶体异常长大。杨家宽、肖波、姚鼎文［6］等人用热态浇注成形工艺研制出

7、以Ca0-A1203-Si02系玻璃为基础，主晶相为硅灰石(CaSi03)和透灰石的黄磷渣微晶玻璃。裴立宅、肖汉宁⑺也以Ca()-A12()3-Si()2系为基础玻璃成份,以钢铁工业废渣和天然矿物为主耍原料，用熔融法制备了微晶玻璃，其主晶相为普通辉石［Ca(Mg,Fo,Al)(Si,Al)206］和透辉石［CaMg(Si03)2］,密度达到3.02g/cm3,吸水率小于0.04%,抗弯强度可达250MPao杨家宽、张杜杜、肖波等人［8］利用赤泥和粉煤灰两种工业废渣制备微晶玻璃，赤泥的掺量控制在50%以上，两种废渣总的掺量可以达到90%以上。实验的

8、微晶玻璃的主晶相为钙铁透辉石［Ca(Fe,Mg)Si202］,次晶相为钙铝黄长石(Ca2A12SiO2),伴有少量A1203和霞石(Na