玻璃配比对尾矿—粉煤灰微晶玻璃的影响 毕业论文 - 图文(6)

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3.2.5微晶玻璃物理性能分析

图表2表示不同CaO/ MgO 质量比 CMAS 系微晶玻璃的物理性能表。

从抗折强度上看，CM1的抗折强度最高，CM5样最低。CM1-CM5的抗折强度呈降低趋势。

从密度上看，CM1的密度最高，CM5密度最低。CM1-CM5的密度逐步降低。 从耐酸性上看，CM1的耐酸性能最好达到99%，CM1到CM5样耐酸性有明显的降低。 五个样品的耐碱性一样。

这样的结果与理论结果和XRD的结果相吻合，这样的结果与CM1-CM5的结晶度降低以及主晶相由辉石相向镁铁尖晶石相转变有关。

3.3钙铝比对微晶玻璃结构性能的影响

表3..3.1钙铝比基础玻璃配方

NO. CA1

CA2 CA3 CA4 CA5

SiO2 42.6 42.6 42.6 42.6 42.6

CaO 27.2 24.2 20.4 16.3 12.0

augiteanorthiteCA5Al2O3 0.6 2.5 4.5 6.5 7.5

MgO 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

CaO/Al2O3 44.7 9.6 4.5 2.5 1.6

Intensity(a.u.)CA4CA3CA2CA120304050607080 ?? (Degree)

图3.3.2 不同CaO/Al2O3质量比CMAS系微晶玻璃的XRD 图谱

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exoCA1CA2CA3CA4CA5763C771C773C787C808CooooHeat Flow400600800o1000Temperature(C) o

图3.3.3 不同CaO/Al2O3质量比CMAS系微晶玻璃的DTA 图谱

(a) CA1 (b) CA2

(c) CA3 (d) CA4

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(e) CA5

图3.3.4 不同CaO/Al2O3质量比CMAS系微晶玻璃的 SEM 图谱

The mechanical properties of glass–ceramics with different ratio of CaO/Al2O3

ratio of CaO/Al2O3

44.7 9.6 4.5 2.5 1.6

bending strengths

（MPa）

106.2 138.0 164.9 151.3 152.6

density（g/cm3）

3.0

3.1 3.0 2.9 2.8

acid-resistance

（%）

86 84 92 82 87

alkali-resistance（%）

99 99 99 99 99

表3.3.5、不同CaO/Al2O3质量比 CMAS 系微晶玻璃的性能表

3.3.1钙铝比基础玻璃配方分析

主要分析变量，即钙和铝对微晶玻璃性能的影响。

CaO属二价网络外氧化物，在玻璃中主要起着助熔和稳定剂作用，增加玻璃的化学稳定性和机械强度。含量较高时，导致玻璃的料性变短，脆性增大，能使玻璃的结晶倾向增大。CaO在高温状态时活动性较大，能降低玻璃粘度，促进玻璃的熔化和澄清；当温度降低时，粘度迅速增加，使成型困难，故含CaO的玻璃玻璃成型后退火要快，否则，易于炸裂。一般情况下，玻璃中CaO不易过高，要根据具体玻璃体系而定。

Al2O3属中间体氧化物，表现为不同的面体结构网。它可降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度，硬度、折射率及减轻玻璃对耐火材料的腐蚀，并有助于氟化物的乳浊。同时也能使得粘度增加，成型困难，抑制玻璃的分相与析晶。但A12O3含量太少，会造成制品结晶不均匀，晶粒较粗，也会降低玻璃的稳定性[13]。 3.3.2微晶玻璃 XRD分析

图3.3.2表示不同CaO/Al2O3 质量比 CMAS 系微晶玻璃的XRD图谱。可以看出制备

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得到的微晶玻璃主要辉石相（CaMgSi O）和钙长石（CaAl Si O ）相构成。由于尾矿中含有一定量的铁，所得到的辉石主要为钙铁辉石。CA1到CA3主要由辉石相构成，CA3相对具有更高的辉石相含量。随着AlO含量的增加，MA4 中出现钙长石相。由于形成钙长石需要Ca2+与Al3+ 的比例为1∶2，所以只有 Al2O3含量增大到一定程度时才会出现钙长石结构。

3.3.3微晶玻璃DTA分析

图3.3.3 为不同CaO/Al2O3质量比基础玻璃的 DTA 曲线。由图可知，随着CaO/Al2O3比值的增加，样品中CA1-CA5对应的放热峰向高温方向移动。由于加热过程中必然会形成的相对薄弱的区域。这些区域将导致体系熵值降低，对外表现为放热，因此放热峰随质量比的减小而逐步升高；换言之，晶化难度逐渐增加。一般来说，玻璃晶化难易程度主要受形核剂和高温粘度的影响。由于CaO/Al2O3质量比改变时，玻璃样品中含有的稀土、氧化铁、萤石等形核剂的数量并未发生改变，因此所研究样品中晶化温度的变化应主要与高温粘度变化有关。Al3+起补网作用，增加玻璃体粘度，抑制玻璃的分相和析晶。CaO/Al2O3比逐渐减小时，体系中Al2O3含量增加，这必将提高玻璃的高温粘度，从而提高晶化温度。 3.3.4微晶玻璃SEM分析

图3.3.4 是不同CaO/Al2O3比微晶玻璃的 SEM 图片。从图中可以看出，随着CaO/Al2O3质量比的升高，从玻璃中析出的球状微晶的尺寸逐渐增大，这与样品高温粘度随CaO/Al2O3质量比的增加有所提高有关。前述分析指出CaO/Al2O3 质量比的减小有利于提高玻璃高温粘度。玻璃的高温粘度升高时体系中阴阳离子的迁移所受阻力增加，形成晶核的数量相对减少，其在后期的成长过程中就能有更大的成长空间，最终形成更大的晶体颗粒。此外，样品表面中出现的裂纹是由于玻璃在晶化后体积减小，形成拉应力所致。当玻璃为块体时，微晶四周的应力还可以保持平衡。然而，为了观察样品显微形貌，必须将样品进行切割和腐蚀，这样就破坏微晶周围原有的应力平衡。样品中这样后暴露出的表面在打磨或腐蚀过程中必然会形成的相对薄弱的区域。这些区域在来

自于晶体收缩形成的拉应力作用下，很容易就形成一些微裂纹[14]。 3.3.5微晶玻璃性能分析

表3.3.5表示不同CaO/Al2O3质量比微晶玻璃的各种物理性能。

从抗折强度上看，CA1到CA5样的抗折强度先升高后降低，CA3的强度最大。 从密度上看，CA1-CA2密度升高，CA2-CA5密度降低，CA2的密度最大。

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从耐酸性上看，按耐酸性降序排列为：CA3、CA5、CA1、CA2、CA4。 五个样品的耐碱性一样。

这样的结果与理论结果和XRD的结果相吻合，CA3的各项性能最好。随着CaO/Al2O3质量比的降低，Al2O3的比例增加，样品的性能先升高后降低，与理论结果一致。CA2、CA4的实验结果与理论有一定偏差，可能是由于样品表面在打磨或腐蚀过程中形成的相对薄弱的区域。这些区域在来自于晶体收缩形成的拉应力作用下，形成一些微裂纹造成的。

3.4硅钙比对微晶玻璃结构性能的影响

表3.4.1 硅钙比基础玻璃配方

NO. SC1 SC2 SC3 SC4 SC5 SiO2 38 42.6 48 55 60 CaO 30 27.2 24 20 15

Al2O3 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 MgO 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 SiO2/ CaO 1.3 1.6 2.0 2.8 4.0 augitemagnetiteSC5Intensity(a.u.)SC4SC3SC2SC120304050607080 ?? (Degree)

图3.3.2 不同SiO2/ CaO质量比CMAS系微晶玻璃的 XRD 图谱

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