《(最新)赤泥微晶玻璃的研究》

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1、第52卷第4期2000年11月有色金属NONFERR()USMETALSV01．52，No．4November2000赤泥微晶玻璃的研究张培新1，林荣毅1，阎加强2(1．广西大学，南宁530004；2．武汉工业大学，武汉430070)摘要：以赤泥为主要原料，配以其它化工原料制备了性能优异的微晶玻璃。采用DTA、XRD、SEM等手段研究了赤泥微晶玻璃的晶相组成和结晶形貌。结果表明，赤泥微晶玻璃的主晶相是钙铁透辉石，次晶相为钙铝黄长石。关键词：赤泥；微晶玻璃；晶化中图分类号：TB32文献杂嫉码：A文章编号：1001-021112000)04—0077一03X在氧化铝的生

2、产过程中，排弃大量的生产废料——赤泥(即红泥)。我国从1950年开始氧化铝生产，排放的赤泥除少量做水泥外，堆积已超过4000万t，现在约以500万t／年的速度增加。由于赤泥颗粒较细，脱水十分困难，赤泥的流失和渗透对农田、河流、地下水等水资源造成严重污染；同时大量赤泥的堆积不但占用大量土地，还严重地威胁着人们生活及国家财产的安全，制约着氧化铝工业的发展，因此亟待研究开发赤泥综合利用的新技术、新方法和新工艺。关于赤泥的综合利用已进行了一些研究【l叫J，国内对赤泥的利用主要用于水泥工业，以部分赤泥与其它原料调配成烧制水泥所需的原料，而后进行烧制。广西平果铝业公司是我国新兴

3、的第五大铝业基地，是建国以来有色金属行业一次性投资最大的企业，随着二期工程的完成，赤泥的年排放量将达到70万t。在前人利用高炉炉渣以及其他矿渣等工业废渣生产微晶玻璃的基础上[5-8]，本研究针对平果铝业公司赤泥组成的特点，开展以赤泥为主要原料制备微晶玻璃的研究。1实验1．1原料本研究采用的赤泥(由广西平果铝业公司提供)外观为红褐色，其主要矿物为赤铁矿和方解石。颗粒直径为0．05～0．3mm，化学分析其组成收稿日期：1999—12—16基金项目：国家自然科学基金(29761001)、广西“十百千人才工程”专项基金，广西教育厅科研基金及广西自然科学基金匹配(桂科配982

4、4002)作者简介：张培新(1968一)，男。博士，教授，广西大学1792信箱；E．mail：pxzhan窖66@hotmail．coin如表1所示。其它原料如Na2C03、MgC03均为分析纯试剂。表1赤泥的化学组成Table1Compositionofredmud(％)曼堕里塑些垒堕坠坚盟坠Q垒Q!堕些6．2】24．2916．7825．520．961．870．097．6】5．291．2试样制备根据表1赤泥的化学组成，参阅CaO．A1203一Si02三元系统相图及有关文献，考虑制备的微晶玻璃的技术性能及满足制备矿渣微晶玻璃的合适的工艺条件，确定基础玻璃组成范围如表

5、2。根据表2确定的玻璃组成范围，设计了6个配方进行熔制、微晶化和性能测试，其中赤泥的加入量为22％～60％。将混合好的配合料加入氧化铝坩埚中熔制，坩埚使用前预先焙烧至1400℃。加料温度为1280"C，熔制和均化温度为1380c12，保温时间为30～100min。浇注成型后，放入550℃退火炉中退火供晶化使用，玻璃颜色为黑色。表2基础玻璃的化学组成范围Table2Compositionofglasses鱼竺塑!堡麴壁垒曼塑盟!坠里皇堕坚鲤型丝Q!翌!％35～4013～2310～1815～223～44～53～51．3晶化热处理采用日本RIGAKUTAS一100综合热分

6、析仪对基础玻璃进行测试，升温速率为10℃／rain，DTA曲线如图1所示。晶化热处理在箱式电阻炉中进行。根据DTA曲线，选择核化温度为730℃，时间0．5～2。0h，晶化温度为850℃，时间2h。1．4结构与性能测试XRD测试在HZG4～PC型X射线衍射仪上进有色金属第52卷行，Co靶，入=1．789。83()805图1玻璃的DTA曲线Fig．1DTAcurveofglass将小块试样表面磨平并抛光，随后在浓度为5％的氢氟酸溶液中浸泡lOs，用日立S一570型扫描电镜观察微晶玻璃的形貌。对微晶玻璃的体积密度、显微硬度、抗折强度、化学稳定性等理化性能进行了测定，结果见

7、表3。表3赤泥微晶玻璃的物理化学性能Table3Propertiesofredmudglass—ceramics性能指标性能指标体积密度／gem一2．82耐碱陛／2．5rrd·L～NaOH98．12％抗折强度／MPa156耐酸性／36％HCI99．06％抗压强度／MPa620热稳定性／(25--300"(：)4次不炸裂2结果与讨论2．1XRD及SEM观察图2和图3分别为玻璃在不同热处理方式下的XRD图谱和SEM照片。由图2可看出赤泥微晶玻璃的晶化变化过程。玻璃在730℃核化0．5h后，仍是玻璃态，SEM也证实(图3a)样品仍处于玻璃态。在730℃核化2h后，析出