中文名称

矿渣微晶玻璃

英文名称

slag glass-ceramics

定　　义

属于CaO- Al2O3-SiO2系统的微晶玻璃。主要原料为炼铁废渣和有色金属矿渣，如铜渣、铅渣、铬渣、磷矿渣等，还可用矿物原料。外观类似大理石、花岗石，具有优良的耐磨、耐腐蚀性，机械强度比天然石材高一倍。

应用学科

材料科学技术（一级学科），无机非金属材料（二级学科），玻璃（三级学科）

《矿渣微晶玻璃的制备工艺与性能控制》总体来说，集中展现了东北大学钢冶金与资源循环研究所在矿渣制备微晶玻璃方面的学术研究成果，详细介绍了xRD、SEM—EDX、红外光谱和穆斯堡尔谱等先进测试手段在微晶玻璃结构分析方面的作用，全面阐述了碱土金属氧化物对微晶玻璃析晶行为和性能的作用机制，详细论述了熔融法和烧结法微晶玻璃的制备工艺，以及成分配比和工艺制度对微晶玻璃析晶行为和性能的影响规律。《矿渣微晶玻璃的制备工艺与性能控制》对实现尾矿废渣的无害化综合利用具有一定指导意义。

1 绪论

1．1 引言

1．2 尾矿废渣资源利用现状

1．2．1 铁尾矿资源利用现状

1．2．2 粉煤灰资源利用状况

1．2．3 硼泥资源利用状况

1．2．4 钢渣的综合利用现状

1．3 矿渣微晶玻璃

1．3．1 微晶玻璃

1．3．2 国外矿渣微晶玻璃的发展

1．3．3 国内矿渣微晶玻璃的发展

1．3．4 矿渣微晶玻璃的主要类型

1．3．5 矿渣微晶玻璃的制备方法

1．3．6 矿渣微晶玻璃的结构理论

1．3．7 矿渣微晶玻璃的析晶行为

1．3．8 烧结行为与析晶行为的相互作用

2 Ca0-A1203-Si02-Na20系烧结法微晶玻璃的析晶行为和性能

2．1 实验方法

2．1．1 烧结法微晶玻璃的制备方法

2．1．2 实验设备

2．1．3 分析与测试

2．2 CaO-Al2O3-SiO2-Na，O系微晶玻璃组成设计

2．2．1 微晶玻璃组成设计依据

2．2．2 微晶玻璃组成设计方案

2．3 CaO一Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃的析晶行为研究

2．3．1 初始析晶温度

2．3．2 析晶活化能

2．3．3 晶体生长方式

2．3．4 析晶相组成

2．3．5 红外光谱分析

2．3．6 晶体结构

2．4 CaO-Al2O3-SiO2-Na20系微晶玻璃的性能研究

2．4．1 表观体积密度

2．4．2 显微硬度

2．4．3 抗折强度

2．5 本章小结

3 Mg0、B2O3和Fe2O3对烧结法微晶玻璃析晶行为和性能的影响

3．1 微晶玻璃组成设计

3．2 MgO、B2O3和Fe2O3对微晶玻璃析晶行为的影响

3．2．1 MgO、B203和Fe203对初始析晶温度的影响

3．2．2 MgO、B2O3和Fe2O3对析晶相组成的影响

3．2．3 红外光谱分析

3．2．4 扫描电镜分析

3．3 MgO、B2O3和Fe203对微晶玻璃性能的影响

3．3．1 表观体积密度

3．3．2 显微硬度

3．3．3 抗折强度

3．4 本章小结

4 利用铁尾矿、硼泥和粉煤灰烧结法制备微晶玻璃的析晶行为和性能

4．1 矿渣微晶玻璃组成设计

4．2 不同原料配比条件下矿渣微晶玻璃的析晶行为

4．2．1 硼泥配入量对初始析晶温度的影响

4．2．2 硼泥配入量对析晶相组成的影响

4．2．3 扫描电镜分析

4．2．4 红外光谱分析

4．2．5 穆斯堡尔谱分析

4．3 不同原料配比条件下矿渣微晶玻璃的性能

4．3．1 表观体积密度

4．3．2 显微硬度

4．3．3 抗折强度

4．4 不同晶化工艺条件下矿渣微晶玻璃的析晶行为

4．4．1 析晶温度对矿渣微晶玻璃析晶行为的影响

4．4．2 析晶时间对矿渣微晶玻璃析晶行为的影响

4．5 不同晶化工艺条件下矿渣微晶玻璃的性能

4．5．1 析晶温度对矿渣微晶玻璃性能的影响

4．5．2 析晶时间对矿渣微晶玻璃性能的影响

4．6 本章小结

5 碱土金属氧化物对熔融法微晶玻璃析晶行为和性能的影响

5．1 熔融法制备微晶玻璃的方法

5．2 实验设计

5．2．1 组成设计依据

5．2．2 组成设计方案

5．2．3 实验制备过程

5．3 碱土金属氧化物对微晶玻璃析晶行为的影响

5．3．1 碱土金属氧化物对初始析晶温度的影响

5．3．2 碱土金属氧化物对微晶玻璃析晶相组成的影响

5．3．3 红外光谱分析

5．3．4 晶体结构

5．4 碱土金属氧化物对微晶玻璃性能的影响

5．4 本章小结

6 熔融法工艺对微晶玻璃析晶行为和性能的影响

6．1 晶核剂对微晶玻璃析晶行为和性能的影响

6．1．1 晶核剂的设计

6．1．2 Cr2O3对微晶玻璃析晶行为的影响

6．1．3 Cr2O3对微晶玻璃性能的影响

6．2 组成对微晶玻璃析晶行为的影响

6．2．1 微晶玻璃组成设计

6．2．2 组成对微晶玻璃析晶温度的影响

6．2．3 组成对微晶玻璃析晶相的影响

6．2．4 组成对微晶玻璃显微结构的影响

6．3 组成对微晶玻璃性能的影响

6．4 热处理制度对微晶玻璃析晶行为的影响

6．4．1 热处理制度的设计原则

6．4．2 热处理制度的制定

6．5 热处理制度对微晶玻璃析晶行为的影响

6．5．1 x线衍射分析

6．5．2 扫描电镜分析

6．6 热处理制度对微晶玻璃性能的影响

6．7 本章小结

7 碱土金属氧化物对熔融法制备转炉渣微晶玻璃结构和性能的影响

7．1 研究方案

7．1．1 实验原料

7．1．2 制备工艺

7．1．3 实验设计

7．2 "para" label-module="para">

7．2．1 差热分析

7．2．2 结构分析

7．2．3 性能分析

7．3 "para" label-module="para">

7．3．1 差热分析

7．3．2 结构分析

7．3．3 性能分析

7．4 CaO和MgO对微晶玻璃结构和性能的影响作用比较

7．4．1 差热分析

7．4．2 结构分析

7．4．3 性能分析

7．5 本章小结

8 铁氧化物在转炉渣微晶玻璃中的作用机制

8．1 研究方案

8．2 差热分析

8．3 结构分析

8．4 性能分析

8．5 本章小结

9 晶核剂对微晶玻璃结构和性能的影响

9．1 研究方案

9．2 CaF2对微晶玻璃的结构和性能的影响

9．2．1 差热分析

9．2．2 结构分析

9．2．3 性能分析

9．3 Cr2O3对微晶玻璃结构和性能的影响

9．3．1 差热分析

9．3．2 结构分析

9．3．3 性能分析

9．4 本章小结

10 配料制度对转炉渣微晶玻璃结构和性能的影响

10．1 研究方案

10．1．1 原料条件

10．1．2 制备方法

10．2 差热分析

10．3 结构分析

10．4 性能分析

10．5 本章小结

11 热处理制度对微晶玻璃结构和性能的影响

11．1 研究方案

11．2 热处理制度对微晶玻璃结构和性能的影响

11．2．1 核化制度

11．2．2 晶化制度

11．3 冷却制度对转炉渣微晶玻璃结构和性能的影响

11．3．1 结构分析

11．3．2 性能分析

11．4 本章小结

参考文献2100433B

A．W生物活性微晶玻璃属于五元系统微晶玻璃，其主晶相为氧氟磷灰石，氟磷灰石微晶有助于提高其生物活眭；而大量随机取向、均匀分布的针状硅灰石晶体则有利于提高材料的机械强度和可切削加工性能。A·W微晶玻璃在模拟生理溶液(SBF)中反应7天后表面可被羟基磷灰石层所覆盖，其表面羟基磷灰石层(HA)的形成机理见图1。

A·W微晶玻璃表面在SBF溶液中形成羟基磷灰石层(HA)是由于材料的玻璃相中Ca² 和HSiO₃^-离子溶出，它们对于HA的形成具有重要作用。前者使得溶液的离了浓度相对HA达到过饱和，促进HA析出；后者则为HA析出提供了有利的成核位。此外，由于材料中的玻璃相和口硅灰石微晶相的溶解，使材料中的氧氟磷灰石微晶相残留于材料中，形成凹凸不平的粗糙表面，也有利于HA的晶核形成。