赤泥装饰用微晶玻璃的研制

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1、武汉．N1-．大学硕士学位论文摘要本文利用氧化铝厂排出的固体废弃物赤泥为主要原料制各了具有高性能、高附加值、低成本的建筑装饰用微晶玻璃。研究既具有资源、环境、生态效应，也具有重要的经济效益和社会意义，符合我国的可持续发展的战略目标。山铝烧结法赤泥的主要成分是CaO、Si02、Fe203、A1203和Ti02，从理论上分析，以赤泥为主要原料制备CaO—A1203-Si02系微晶玻璃，组分上是符合要求的。赤泥质微晶玻璃初步研究表明，赤泥在玻璃组成中的添加量是有极限的，还需要引入其它的组分，因此在组分设计时，探讨赤泥的最佳引入量是

2、本课题的重点之一。赤泥质玻璃熔融实验表明，颗粒烧结法基础玻璃的熔制温度为1400℃，熔融法为1350--1360℃，最高熔制温度保温2h。熔融法玻璃液因含CaO高，料性短，适合快速成型。经过大量的实验表明，当赤泥含量在30～42．5wt％时，可制备出表面光滑平整，有漂亮析晶花纹，结构致密，低气孔率的装饰用烧结法微晶玻璃，其中赤泥含量为42．5wt％的较佳样品S一1，最佳的热处理制度为：核化860。C，lh；1065℃，2h。当赤泥含量在60wt％(C一4)左右，可制备出性能优良的熔融法微晶玻璃。其较佳的热处理制度为：核化72

3、0。C，保温1h；晶化920。C，保温2h。性能测试表明，烧结法和熔融法样品均具有较高的体积密度、显微硬度、弯曲强度和优异的耐碱性能。XRD、EPMA研究发现，烧结法赤泥微晶玻璃晶相主要为B一硅灰石(B．CaSi03)、锌黄长石(Ca2ZnSi207)、镁黄长石(Ca2MgSi207)、铁黄长石(Ca2FeSi207)和冰钡长ki[(K，Ba)(Si，A1)40sl等晶相：而熔融法样品主要是镁黄长石、钾霞石(KAISi04)、13-硅灰石、铁黄长石等晶相。SEM研究表明这些样品的析出的晶粒都很小，在0．1～0．51．tm之间

4、；晶粒主要呈米粒状均匀堆积分布，伴有片状或柱状晶体析出。IR和EPMA研究表明，烧结法样品的硅酸盐网络中主要有[Si04】、[B04】、[A104】及【Fe3中04】四面体结构单元，Na+、K+、Ca2+、Fe2+及部分Fe3+平衡处于维持电荷平衡位置。而熔融法主要有[Si04]、[A104])及[Fe”04】四面体结构单元，Na+、K+、ca2+、M92十、Fe2+及部分Fe3+平衡处于维持电荷平衡位置。利用XRD、SEM等测试手段还研究了热处理：亡艺制度，不同氟化物晶核剂及萤石添加量对样品析晶及结构的影响。武汉理工大学硕

5、士学位论文本文就赤泥微晶玻璃的颜色进行了较为深入的探讨，认为主要是赤泥成分中的Fe203以及Ti02的因素影响，其中起主导作用的是Fe203。对赤泥微晶玻璃产生的气孔的现象做了详细的分析，认为气孔的产生一方面和基础玻璃配方及熔融制度有关，更与热处理制度条件有关。本文还探讨了Fe203和Ti02以及萤石作为晶核剂的核化晶化机理。利用DTA分析技术，分别探讨了烧结法和熔融法赤泥基础玻璃的析晶动力学，计算了赤泥玻璃的析晶活化能E、频率因子A、反应速率参数K及赤泥玻璃析晶的晶体生长指数rl，并就此进行了分析与讨论。此外，对原料赤泥进

6、行除铁探索，研究表明，用常规的物理化学方法除铁，效率较低，需要进一步探讨。关键词：赤泥，微晶玻璃，结构与性能，析晶动力学，核化晶化机理茎望堡兰叁兰堡主堂焦堡苎AbstractDecorativeglass—ceramicswithhigh-performance，low-costandhighvalue．addedweremadefromakindofsolidwasteredmudinthispaper．Theresearchnotonlyhasenvironmental，socialsignificance，butals

7、oinlinedevelopmentofourcountry．ecologicaleffects，importanteconomicandwiththestrategicobjectiveofsustainableThecompositionofsinteredredmudfromShandongAlnminiumIndustryCo，Ltdwereanalyzedatfirst，ThemainchemicalcompostionofredmudwereCaO、Si02、Fe20”A1203andTi02，therestpa

8、rtswereR20．BasedoftheoryusingredmudinCaO(MgO)一A1203-S102glass—ceramicssystemmeetsthecompositionrequirement．Preliminarystudiesindicatedthattheaddi