铁尾矿建筑微晶玻璃的制备及其析晶性能研究

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1、铁尾矿建筑微晶玻璃的制备及其析晶性能研究StudyonPreparationandCrystallizationPropertiesofBuildingGlass-ceramicsfromIronTailings研究生：于欣指导教师：徐长伟教授学科领域：材料工程二〇一六年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文铁尾矿建筑微晶玻璃的制备及其析晶性能研究作者姓名：于欣入学年份：2014年9月指导教师：徐长伟教授学科领域：材料工程申请学位：工程硕士所在单位：材料科学与工程学院论文提交日期：2016年11月论文答辩日期：2016年12月学位授予日期：2017年1月答

2、辩委员会主席：王宝民答辩委员会组成：王宝民王元王晴张巨松戴民论文评阅人：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：于欣日期：2016年12月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）

3、可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□√一年半□两年□作者签名：于欣导师签名：徐长伟日期：2016年12月日期：2016年12月硕士研究生学位论文摘要I摘要微晶玻璃是把加有晶核剂或不加晶核剂的特定组成的玻璃，在有控条件下进行晶化热处理，使原来单一的玻璃相形成了由微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃以其优异的力学、电学、光学、热学和生物学等性能，在建材、光学、医学和电磁学等领域得到了广泛应用。尾矿是选矿中分选作业的产物之一，

4、是其中有用目标组分含量最低的部分。近五年来，我国尾矿年排放量在15亿吨以上，但综合利用率仅为18.9%，大部分被作为废弃物直接丢弃处理，污染生态环境的同时，也造成了资源的巨大浪费。经过分析，作为尾矿的主要类型的铁尾矿，其SiO2含量绝大多数超过60%，而SiO2是形成玻璃基本骨架结构的关键，此外，铁尾矿中的其他化学成分可通过添加调整辅助原料以达到形成玻璃的成分要求，因此将铁尾矿用于制备微晶玻璃是可行的。在利用铁尾矿制备建筑微晶玻璃方面，以往研究多集中在晶核剂、单一的碱金属氧化物、助熔剂等对微晶玻璃析晶的影响，较少探究铁尾矿掺量的改变对微晶玻璃颜色及析晶性能的影响。此外，在采用析晶活

5、化能E、体积密度对微晶玻璃析晶性能进行表征，并以实际析晶效果加以验证方面的研究涉足较少。本文利用铁尾矿及辅助原料，通过烧结法制得CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃，并借助差热分析（DSC）、X射线衍射分析（XRD）及扫描电镜（SEM）等分析测试方法，研究了基础组成氧化物、铁尾矿掺量、SiO2/CaO、热处理制度对微晶玻璃析晶性能的影响，进而优化组成和热处理制度，研究结果表明：（1）各试验因素对析晶活化能E影响的次序为：SiO2>CaO>Al2O3>MgO，最佳掺量为A3B3C2D2，即SiO2：60%、CaO：18%、Al2O3：7%、MgO：8%。方差分析结果表明：

6、SiO2对析晶活化能E影响显著，而CaO、MgO和Al2O3对析晶活化能E影响不显著。（2）当铁尾矿掺量在5%~40%变化时，随着铁尾矿掺量增加，微晶玻璃的颜色逐渐加深，体积密度逐渐升高，耐酸性越来越好。当铁尾矿掺量在5%~20%范围时，可制备浅色微晶玻璃；超过20%时，均为深色微晶玻璃。（3）SiO2/CaO的比值逐渐减小，玻璃的稳定性先降低后升高，当SiO2/CaO=4时，基础玻璃的稳定性最差；当SiO2/CaO=6时，基础玻璃的稳定性最好，此时，晶体内部结构由疏松到密实再逐渐致密化，晶体形态由粗柱状到细柱状再到细长棒状，逐渐被细化；体积密度先增大后减小，当SiO32/CaO=

7、6时，体积密度最小，为2.39g/cm；当SiO2/CaO=4时，体积密度最大，为2.70g/cm3；耐酸性（质量损失率）先降低后升高，当SiO2/CaO=6时，质量损失率最大，为0.21%；当SiO2/CaO=4时，质量损失率最小，为0.13%。（4）热处理制度的极差分析结果表明：各试验因素对体积密度影响的次序为：核化时间>核化温度>晶化温度>晶化时间，最佳热处理工艺制度为：A2B2C2D2，即核化温度为827℃、II摘要硕士研究生学位论文核化时间为90min、晶化