钢铁工业废渣制备玻璃陶瓷的研究

。一≯≯|lIl0；簪l0·P钢铁工业废渣制备玻璃陶瓷的研究裴立宅肖汉宁(湖南大学材料科学与工程学院，长沙410082)摘要以CaO—AJ!一Si系统为基础玻璃成分，钢铁工业废渣为主要原料，CaF2，Fe2o3，cr1o3，Zr％作为复合晶核剂，采用熔融法制备了钢铁工业矿渣玻璃陶瓷，运用DTA，XRD和SEM等测试方法对材料工艺制度和晶相进行了分析和观察，测定了材料的主要物理和化学性能，并对晶核刺的作用机理、材料性能以及工艺制度进行了分析和研究实验表明：所制玻璃陶瓷的主晶相为普通辉石[ca(Mg，Fe，AJ)(Si，AI)206]和透辉石[CaMg(Si03)：]，其化学稳定性较好，密度达到3．02g／cm3，吸水率低于0，04％，抗弯强度达250MPa关键词钢铁工业废渣玻璃陶瓷晶核刺玻璃陶瓷(又称微晶玻璃、微晶陶瓷)是由基础玻璃经控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相共存的多晶材料】j。它具有机械强度高、韧性好、耐磨损、耐腐蚀、化学稳定性好、线胀系数可调等特性，通过组成设计，还可获得特殊的光、电、磁、热、声、生物等功能，因而在建筑装饰、生物医学、机械工业、电子电力工业、航天航空工业、核工业、化学工业等领域有广泛的应用前景_2J，已成为陶瓷新材料、新技术的研究和应用热点之一。利用钢铁工业废渣为主要原料制备的“玻璃陶瓷”，其组成属于CaO—A1，03一Si02系统l3J根据所采用的工艺路线及对材料的性能要求，玻璃陶瓷的制备方法可分为：熔融法、烧结法、溶胶一凝胶法、二次成型工艺、强韧化技术等。熔融法可采用技术成熟的玻璃成型工艺来制备复杂形状的制品，便于机械化生产。由玻璃坯体制备的玻璃陶瓷在尺寸上变化不大，组成均匀，不存在气孔等陶瓷中常见的缺陷，因而玻璃陶瓷不仅性能优良且具有比陶瓷更高的可靠性。所以，本文以湖南省涟源钢铁公司的高炉渣、钢渣为主要原料．采用熔融法来制备玻璃陶瓷，运用现代测试分析手段对钢渣玻璃陶瓷的晶化工艺参数和结构性能进行探讨研究，以获得一种矿渣利用率高、成本低、力学性能优良的玻璃陶瓷材料。1实验1．1原料及基础玻璃组成设计本文以湖南涟钢的高炉渣和钢渣(矿渣利用量为50％(质量分数)以上)以及天然矿物为主要原料。在设计基础玻璃的成分时，必须考虑到2点_4J：第1，基础玻璃的稳定性；第2，玻璃析晶后的晶相组成。高炉渣及钢渣中含有大量CaO(网络外体)，碱性强，需