《(最新)赤泥微晶玻璃的研究》

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1、第52卷第4期2000年11月有色金屬NONFERR()USMETALSV01．52，No．4November2000赤泥微晶玻璃的研究張培新1，林榮毅1，閻加強2(1．廣西大學(xué)，南寧530004；2．武漢工業(yè)大學(xué)，武漢430070)摘要：以赤泥為主要原料，配以其它化工原料制備了性能優(yōu)異的微晶玻璃。采用DTA、XRD、SEM等手段研究了赤泥微晶玻璃的晶相組成和結(jié)晶形貌。結(jié)果表明，赤泥微晶玻璃的主晶相是鈣鐵透輝石，次晶相為鈣鋁黃長石。關(guān)鍵詞：赤泥；微晶玻璃；晶化中圖分類號：TB32文獻雜嫉碼：A文章編號：1001-021112000)04—0077一03X在氧化鋁的生

2、產(chǎn)過程中，排棄大量的生產(chǎn)廢料——赤泥(即紅泥)。我國從1950年開始氧化鋁生產(chǎn)，排放的赤泥除少量做水泥外，堆積已超過4000萬t，現(xiàn)在約以500萬t／年的速度增加。由于赤泥顆粒較細，脫水十分困難，赤泥的流失和滲透對農(nóng)田、河流、地下水等水資源造成嚴重污染；同時大量赤泥的堆積不但占用大量土地，還嚴重地威脅著人們生活及國家財產(chǎn)的安全，制約著氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，因此亟待研究開發(fā)赤泥綜合利用的新技術(shù)、新方法和新工藝。關(guān)于赤泥的綜合利用已進行了一些研究【l叫J，國內(nèi)對赤泥的利用主要用于水泥工業(yè)，以部分赤泥與其它原料調(diào)配成燒制水泥所需的原料，而后進行燒制。廣西平果鋁業(yè)公司是我國新興

3、的第五大鋁業(yè)基地，是建國以來有色金屬行業(yè)一次性投資最大的企業(yè)，隨著二期工程的完成，赤泥的年排放量將達到70萬t。在前人利用高爐爐渣以及其他礦渣等工業(yè)廢渣生產(chǎn)微晶玻璃的基礎(chǔ)上[5-8]，本研究針對平果鋁業(yè)公司赤泥組成的特點，開展以赤泥為主要原料制備微晶玻璃的研究。1實驗1．1原料本研究采用的赤泥(由廣西平果鋁業(yè)公司提供)外觀為紅褐色，其主要礦物為赤鐵礦和方解石。顆粒直徑為0．05～0．3mm，化學(xué)分析其組成收稿日期：1999—12—16基金項目：國家自然科學(xué)基金(29761001)、廣西“十百千人才工程”專項基金，廣西教育廳科研基金及廣西自然科學(xué)基金匹配(桂科配982

4、4002)作者簡介：張培新(1968一)，男。博士，教授，廣西大學(xué)1792信箱；E．mail：pxzhan窖66@hotmail．coin如表1所示。其它原料如Na2C03、MgC03均為分析純試劑。表1赤泥的化學(xué)組成Table1Compositionofredmud(％)曼墮里塑些壘墮墜堅盟墜Q壘Q!墮些6．2】24．2916．7825．520．961．870．097．6】5．291．2試樣制備根據(jù)表1赤泥的化學(xué)組成，參閱CaO．A1203一Si02三元系統(tǒng)相圖及有關(guān)文獻，考慮制備的微晶玻璃的技術(shù)性能及滿足制備礦渣微晶玻璃的合適的工藝條件，確定基礎(chǔ)玻璃組成范圍如表

5、2。根據(jù)表2確定的玻璃組成范圍，設(shè)計了6個配方進行熔制、微晶化和性能測試，其中赤泥的加入量為22％～60％。將混合好的配合料加入氧化鋁坩堝中熔制，坩堝使用前預(yù)先焙燒至1400℃。加料溫度為1280"C，熔制和均化溫度為1380c12，保溫時間為30～100min。澆注成型后，放入550℃退火爐中退火供晶化使用，玻璃顏色為黑色。表2基礎(chǔ)玻璃的化學(xué)組成范圍Table2Compositionofglasses魚竺塑!堡麴壁壘曼塑盟!墜里皇墮堅鯉型絲Q!翌!％35～4013～2310～1815～223～44～53～51．3晶化熱處理采用日本RIGAKUTAS一100綜合熱分

6、析儀對基礎(chǔ)玻璃進行測試，升溫速率為10℃／rain，DTA曲線如圖1所示。晶化熱處理在箱式電阻爐中進行。根據(jù)DTA曲線，選擇核化溫度為730℃，時間0．5～2。0h，晶化溫度為850℃，時間2h。1．4結(jié)構(gòu)與性能測試XRD測試在HZG4～PC型X射線衍射儀上進有色金屬第52卷行，Co靶，入=1．789。83()805圖1玻璃的DTA曲線Fig．1DTAcurveofglass將小塊試樣表面磨平并拋光，隨后在濃度為5％的氫氟酸溶液中浸泡lOs，用日立S一570型掃描電鏡觀察微晶玻璃的形貌。對微晶玻璃的體積密度、顯微硬度、抗折強度、化學(xué)穩(wěn)定性等理化性能進行了測定，結(jié)果見

7、表3。表3赤泥微晶玻璃的物理化學(xué)性能Table3Propertiesofredmudglass—ceramics性能指標性能指標體積密度／gem一2．82耐堿陛／2．5rrd·L～NaOH98．12％抗折強度／MPa156耐酸性／36％HCI99．06％抗壓強度／MPa620熱穩(wěn)定性／(25--300"(：)4次不炸裂2結(jié)果與討論2．1XRD及SEM觀察圖2和圖3分別為玻璃在不同熱處理方式下的XRD圖譜和SEM照片。由圖2可看出赤泥微晶玻璃的晶化變化過程。玻璃在730℃核化0．5h后，仍是玻璃態(tài)，SEM也證實(圖3a)樣品仍處于玻璃態(tài)。在730℃核化2h后，析出