【摘要】：本文利用氧化鋁廠排出的固體廢棄物赤泥為主要原料制備了具有高性能、高附加值、低成本的建筑裝飾用微晶玻璃。研究既具有資源、環(huán)境、生態(tài)效應(yīng),也具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義,符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。 山鋁燒結(jié)法赤泥的主要成分是CaO、SiO_2、Fe_2O_3、Al_2O_3和TiO_2,從理論上分析,以赤泥為主要原料制備CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃,組分上是符合要求的。赤泥質(zhì)微晶玻璃初步研究表明,赤泥在玻璃組成中的添加量是有極限的,還需要引入其它的組分,因此在組分設(shè)計(jì)時(shí),探討赤泥的最佳引入量是本課題的重點(diǎn)之一。赤泥質(zhì)玻璃熔融實(shí)驗(yàn)表明,顆粒燒結(jié)法基礎(chǔ)玻璃的熔制溫度為1400℃,熔融法為1350～1360℃,最高熔制溫度保溫2h。熔融法玻璃液因含CaO高,料性短,適合快速成型。 經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)赤泥含量在30～42.5wt%時(shí),可制備出表面光滑平整,有漂亮析晶花紋,結(jié)構(gòu)致密,低氣孔率的裝飾用燒結(jié)法微晶玻璃,其中赤泥含量為42.5wt%的較佳樣品S-1,最佳的熱處理制度為:核化860℃,1h;1065℃,2h。當(dāng)赤泥含量在60wt%(C-4)左右,可制備出性能優(yōu)良的熔融法微晶玻璃。其較佳的熱處理制度為:核化720℃,保溫1h;晶化920℃,保溫2h。性能測(cè)試表明,燒結(jié)法和熔融法樣品均具有較高的體積密度、顯微硬度、彎曲強(qiáng)度和優(yōu)異的耐堿性能。 XRD、EPMA研究發(fā)現(xiàn),燒結(jié)法赤泥微晶玻璃晶相主要為β-硅灰石(β-CaSiO_3)、鋅黃長(zhǎng)石(Ca_2ZnSi_2O_7)、鎂黃長(zhǎng)石(Ca_2MgSi_2O_7)、鐵黃長(zhǎng)石(Ca_2FeSi_2O_7)和冰鋇長(zhǎng)石[(K,Ba)(Si,Al)_4O_8]等晶相;而熔融法樣品主要是鎂黃長(zhǎng)石、鉀霞石(KAlSiO_4)、β-硅灰石、鐵黃長(zhǎng)石等晶相。SEM研究表明這些樣品的析出的晶粒都很小,在0.1～0.5μm之間;晶粒主要呈米粒狀均勻堆積分布,伴有片狀或柱狀晶體析出。 IR和EPMA研究表明,燒結(jié)法樣品的硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)中主要有[SiO_4]、[BO_4]、[AlO_4]及[Fe~(3+)O_4]四面體結(jié)構(gòu)單元,Na~+、K~+、Ca~(2+)、Fe~(2+)及部分Fe~(3+)平衡處于維持電荷平衡位置。而熔融法主要有[SiO_4]、[AlO_4]及[Fe~(3+)O_4]四面體結(jié)構(gòu)單元,Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)及部分Fe~(3+)平衡處于維持電荷平衡位置。利用XRD、SEM等測(cè)試手段還研究了熱處理工藝制度,不同氟化物晶核劑及螢石添加量對(duì)樣品析晶及結(jié)構(gòu)的影響。
【圖文】：

△.憶圖3一2赤泥的XRD圖譜Fig.3一2XRDPattemoferdmud(a)1000X(b)3000X(e)5000X(d)10000X圖3一3赤泥的SEM形貌圖Fig3一3sEMmo印hol

為了研究顆粒燒結(jié)法赤泥微晶玻璃的晶相組成，取S一1配方在核化860℃，lh;晶化1065℃，Zh的赤泥微晶玻璃樣品，采用日產(chǎn)的D艦AX一InA型X射線衍射儀測(cè)定樣品的X射線衍射圖譜，結(jié)果如圖4一2。20(“)圖4一25一1樣品的XRD圖譜Fig.4一2XRDPattemofsmaPleS一l為了研究顆粒燒結(jié)法赤泥微晶玻璃中的晶相的大小、分布及形貌，，取S一1配方在熱處理工藝(核化860℃，hl;晶化or60℃，Zh)后的赤泥微晶玻璃樣品，表面處理后，采用日本產(chǎn)SJM一561OVL型掃描電鏡對(duì)其進(jìn)行SEM研究，結(jié)果如圖4一3所示。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：X758;TQ171

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2531271