温石棉尾矿微晶玻璃的制备及材料矿物学研究

摘要

本文主要以陕南温石棉尾矿和江油石灰石、石英砂为主要原料，辅以少量的化学助剂，选择CaO-MgO-SiO2三元体系，确定钙铝黄长石和透辉石为主晶相制备微晶玻璃。采用理论和实验相结合的方法，系统地研究了原料的矿物学特征、基础玻璃组成和配料选择、热处理制度的确定、热处理制度对温石棉尾矿微晶玻璃显微结构与性能的影响以及所制得温石棉尾矿微晶玻璃的材料矿物学特征。
　　 研究结果表明：温石棉尾矿主要为纤维状矿物，化学成分主要为SiO2和MgO，另含有少量的Fe3O4、CaO和Al2O3等；矿物成分以纤蛇纹石为主，还含有少量的利蛇纹石、水镁石和磁铁矿等伴生矿物。石灰石和石英砂样品纯度较高，主要成分为CaCO3和SiO2。以温石棉尾矿、石灰石和石英砂为主要原料，添加少量的Al2O3、Na2CO3、H3BO3和CaF2，采用熔融烧结法制备了主晶相为钙铝黄长石和透辉石的微晶玻璃。确定了基础玻璃的五种配方，温石棉尾矿的掺入量为18.59％～58.04％。随着核化温度和晶化温度的提高，同一配方微晶玻璃样品的主晶相没有变化，分别为钙铝黄长石和透辉石，但主晶相的衍射峰逐渐增强，这表明随着热处理温度的升高，微晶玻璃样品中的晶相含量逐渐提高。热处理时间对微晶玻璃析出晶相的影响与热处理温度相同。随着热处理工艺参数的升高(延长)，所得微晶玻璃样品的线收缩率与密度呈先增大后减小的趋势。当热处理制度为850℃核化保温120min，1050℃晶化烧结120min时，所得微晶玻璃样品微晶相的含量最高，结构最为致密，当温度升高到1100℃时，产生了“稀释”效应。在优化的热处理条件下，对五种配方微晶玻璃样品的X-射线衍射数据进行了分析并计算了析出晶相的晶胞参数。测定了五种配方微晶玻璃样品的密度为2.09g/cm3～2.77g/cm3，吸水率<0.08％，耐酸性为0.03％～0.13％，耐碱性<0.01％，对影响温石棉尾矿微晶玻璃性能的因素进行了初步的探讨。