工业固体废弃物微晶玻璃

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1、工业固体废弃物微晶玻璃工业固体废弃物是指工业固体废物，是指在工业生产活动中产生的固体废物。固体废物的一类，简称工业废物，是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物。可分为一般工业废物（如高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、盐泥等）和工业有害固体废物。工业废物消极堆存不仅占用大量土地，造成人力物力的浪费，而且许多工业废渣含有易溶于水的物质，通过淋溶污染土壤和水体。粉状的工业废物，随风飞扬，污染大气，有的还散发臭气和毒气。有的废物甚至淤塞河道，污染水系，影响生物生长，危害人身健康。因此如何有效解决并利用工业固体废弃物成为当今社会亟待解

2、决的问题之一。自从前苏联利用尾矿废渣制造微晶玻璃后使得利用工业固体废弃物制作微晶玻璃的出现为如何解决工业固体废弃物开启了一丝曙光。而且它具有许多其他方面不具备的优势。从资源方面来说是工业废物普遍存在于世界各地，而且能够变废为宝，实现资源而二次利用；从成本上来说，工业废物本身属于廉价原料，可以就近取材，几乎只考虑运输费用的问题便可，而且能够解决工业废物占地，影响环境与市容的问题；从环保上说，直接采用工业废物为原料，可以避免使用化工原料而附加的一系列污染问题，而且尾矿几乎没有放射性，可以直接利用，对人体没有危害。所以无论从资源，成本，环保方面来说，利用工业废物制备微晶

3、玻璃都是一个十分值得研究的方向。因此，工业固体废弃物微晶玻璃将成为2l世纪的绿色环境新型材料。(1)钢渣微晶玻璃钢渣是炼钢过程中排放出来的固体废弃物，一般呈现黑色，外观与结块的水泥熟料相似，内部可能包裹着部分铁粒，且密度和硬度都很大。从有关资料来看，钢渣主要由氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等组成。不同的钢厂排放的钢渣的化学组成含量也有所不同，一般情况下，CaO占30%～60%，Fe2O3占15%～26%，SiO2占8%～23%，Al2O3占3%～8%，MgO占4%～11%[1]。此外，有的钢渣还可能有少量的V2O5、TiO2、P2O5和Cr2O3等。钢渣中

4、的FeO与Fe2O3不但可以降低熔融温度，还能作为微晶玻璃晶核剂，诱导玻璃析晶。而且TiO2与Cr2O3等也都是良好的晶核剂，也可以作为外添加晶核剂促进玻璃析晶。而且随着我国钢铁工业的蓬勃发展，钢铁废渣排放量已经达到5000万吨/年。封鉴秋等[2]以钢渣和粉煤灰为主要原料，采用熔融法研制出以普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6)为主晶相的微晶玻璃，其中钢渣与粉煤灰等废渣用量高达80%。最大抗弯强度为138MPa，完全可以满足建筑材料的性能要求。程金树等人[3]以钢渣为主要原料，用烧结法制备出硅灰石为主晶相的微晶玻璃，钢渣利用率在50%以上，同时还

5、研究了玻璃成分对烧结和晶化性能的影响。而且适当的提高钢渣微晶玻璃中的CaO的含量或提高晶化时间，使得制备的微晶玻璃具有更好的耐磨和耐腐蚀性能，晶化程度也进一步扩大[4]。目前，许多钢铁企业都在着手产业化的工程技术研究，宝钢、莱钢等的工程技术研究已经初有成效，而攀枝花钢铁公司己建成烧结法微晶玻璃装饰板材生产线。(2)高炉渣微晶玻璃高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料发生熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂以及其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面形成熔渣，称之为高炉渣。助熔剂与铁矿石发生高温化学反应生

6、成生铁和高炉渣，其排放量随着矿石品位和冶炼方法的不同而变化，每生产1吨生铁通常要排出0.3~1.2吨高炉渣[5]。随着钢铁工业的蓬勃发展，高炉渣的排放量也与日俱增。以我国为例，每年的冶金炉渣排放量便超过了700万吨。高炉渣是由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质所形成的易熔物质，其主要的特点是：当高炉冶炼的炉料固定及冶炼正常时，高炉渣的化学成分波动小，而且经水淬以后成为细小的球粒状疏松的矿渣（通常称为水渣）。高炉渣的化学成分与普通硅酸盐水泥类似，用于制备矿渣水泥原料时其利用率甚至高达85wt.%以上[6]。高炉渣的组成为硅酸盐和铝硅酸盐，主要成分有CaO、

7、MgO、SiO2、Al2O3和MnO等，一些特种生铁渣中还有TiO2和V2O5等。以高炉渣和石英砂为主要原料，利用直接熔融法制备微晶玻璃，相比传统方法更加节约能耗，而且钢渣利用率高达90%以上，得到微晶玻璃的主晶相为镁黄长石和透辉石，而且随着CaF2的增加，样品的抗折强度也增大，提高到120MPa[7]。南雪丽等[8]利用高炉渣为主要原料，采用烧结法制备了以β-硅灰石为主晶相的高炉渣微晶玻璃，获得结构均匀致密、性能良好的高炉渣微晶玻璃，能够满足建筑装饰行业的质量要求。(3)铬渣微晶玻璃铬渣是在铬盐的生产过程中排放出来的废渣。据有关方面统计，目前我国每年排放铬渣接近

8、一百万吨[