玻璃配比对尾矿—粉煤灰微晶玻璃的影响 毕业论文 - 图文(7)

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SC1#SC2#SC3#SC4#SC5#795C800C805C oooHeat Flow0exo200400600Temperature(C) o8001000

图3.4.3、不同SiO2/ CaO质量比 CMAS 系微晶玻璃的DTA 图谱

(a) SC1 (b) SC2

(c) SC3 (d) SC4

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(e) SC5

图3.4.4、不同SiO2/ CaO质量比 CMAS 系微晶玻璃的 SEM 图谱

ratio of SiO2/CaO 1.3 1.6 2.0 2.8 4.0 bending

strengths（MPa）

179.3 163.1 145.7 141.4 122.2 density （g/cm3） 3.15 3.05 2.95 2.82 2.69 acid-resistance（%） 97 93 87 83 78 alkali-resistance（%）

98 98 93 90 83

表3.3.4 不同SiO2/ CaO质量比CMAS系微晶玻璃的性能表

3.4.1硅钙比基础玻璃配方分析

主要分析变量，即硅和钙对微晶玻璃性能的影响。 （1）SiO2

SiO2是构成微晶玻璃骨架网络的主要氧化物，以硅氧四面体[SiO4]的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架[]。它具有提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度及紫外透光性等。它的含量不仅决定玻璃的主要化学性质和性能指标，而且对玻璃的粘度影响很大，是熔化、澄清及成形的关键性因素。适当增加SiO2有利于减缓高温析晶倾向，但其含量太高，则玻璃粘度太大，制品析晶困难；而SiO2含量太低，如小于40%，则玻璃易失透，制品无法成型[15]。

（2）CaO

CaO是矿渣微晶玻璃中不可缺少的组分，它能够调节玻璃的粘度，对玻璃的成型起着决定作用。CaO在高温时降低玻璃的粘度，但在低温时增大玻璃的粘度，缩短玻璃的料性。此外，CaO还能促进玻璃分相和析晶。因此，采用浇铸法时，宜采用CaO含量高的成分，防止玻璃坯体软化变形。有研究表明，CaO含量过低时，不论其他组成如何变化，制品几乎不会析晶；CaO含量过高时，制品严重失透，成型发生困难，这主要

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是Ca2+离子对玻璃结构的积聚作用有关。 3.4.2微晶玻璃 XRD分析

图3.4.2 表示不同SiO2/ CaO质量比 CMAS 系微晶玻璃的 XRD 图谱。可以看出制备得到的微晶玻璃主要辉石相（CaMgSi O）和磁铁矿（Fe3O4）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。SC1-SC3 主要由辉石相构成，SC1

相对具有更高的辉石相含量。随着SiO2/ CaO质量比的增加，MA4 中出现磁铁矿相。 3.4.3微晶玻璃DTA分析

图3.4.3 为不同SiO2/ CaO质量比基础玻璃的 DTA 曲线。由图可知，随着SiO2/ CaO质量比比值的增加，样品中SC1-SC3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。CaO在高温时降低玻璃的粘度, CaO还能促进玻璃分相和析晶CaO含量过低时，不论其他组成如何变化，制品几乎不会析晶。因此，随着SiO2/ CaO质量比比值的增加，样品的结晶难度增大。SC4和SC5中CaO含量比较低，因此没有放热峰，几乎没晶化过程。 3.4.4微晶玻璃SEM分析

图3.4.4是不同SiO2/ CaO质量比微晶玻璃的 SEM 图片。从图中可以看出，随着SiO2/ CaO质量比的升高，从玻璃中析出的球状微晶的尺寸逐渐减小直到没有晶粒。这与SiO2/ CaO质量比的升高带来的CaO含量下降有关，前述分析指出CaO在高温时降低玻璃的粘度, CaO还能促进玻璃分相和析晶CaO含量过低时，不论其他组成如何变化，制品几乎不会析晶。CaO含量下降，玻璃的高温粘度降低时体系中阴阳离子的迁移所受阻力减小，形成晶核的数量相对增多，其在后期的成长过程中没有成长空间，最终无法形成大的晶体颗粒

3.4.5微晶玻璃物理性能分析

表3.4.5是不同SiO2/ CaO质量比微晶玻璃的各种物理性能表 从抗折强度上看，SC1到SC5样的抗折强度呈降低趋势。 从密度上看，SC1-SC5的密度逐步降低。 从耐酸性上看，SC1-SC5的耐酸性逐步降低。

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从耐碱性上看，SC1-SC5的耐碱性递减。

这样的结果与理论结果和XRD、SEM的结果相吻合，Ca含量的下降导致样品的各项性能的下降。

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第四章 结论

通过本课题的实验研究，就不同基础成分含量对微晶玻璃物理性能的影响有了初步的认识，结论主要有以下五点：

（1）利用白云鄂博尾矿和粉煤灰为主要原料可以制备以透辉石

（Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6）为主晶相的微晶玻璃，可以制备出具有一定的功效的微晶玻璃。

（2）CaO/ MgO 质量比在9.1附近时，微晶玻璃的性能最佳。 （3）CaO/Al2O3质量比在4.5左右时，微晶玻璃的性能最佳。 （4）SiO2/ CaO质量比为1.3时，微晶玻璃的性能最佳。

（5）微晶玻璃的性能与其主晶相以及结晶程度有关，主晶相所占比例越多，结晶程度越高，其性能越好。

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