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氧化钠含量和热处理制度对磷矿渣微晶玻璃晶相的影响 摘要： 本研究利用玻璃磷炉渣作为原料制备Na2O-CaO-Al2O3-SiO2-MgO系玻璃，随后转制备得微晶玻璃。通过X射线衍射和扫描电镜（SEM）。对于带15％质量分数氧化钠的玻璃 - 陶瓷结晶和微观结构进行了研究，观察热处理制度和Na2O含量的影响。最初在850℃的为Na2Ca2Si3O9，然后850℃到1050 C占主导地位的B-CaSiO3，从1050?1150℃这进一步转化成硅酸钙α-CaSiO3，在1150℃以上出现的晶相位α-CaSiO3和Na2Ca2Si3O9。.对于17％质量分数氧化钠的玻璃陶瓷（B）中，750 C-950范围，主晶相和第二晶相是B-CaSiO3和Na2Ca2Si3O9，从950℃到1050℃，β-CaSiO3转化为Na2Ca2Si3O9，Na2Ca2Si3O9在1050℃到1150℃逐渐转化为Na2Ca2Si3O9固溶体，在1150℃以上，Na2Ca2Si3O9固溶体成为主晶相。微晶玻璃A中主要是表面晶化，B中为整体晶化。 关键词： 磷矿渣 微晶玻璃 热处理 表面晶化 整体晶化 1背景介绍 微晶玻璃是一种多晶材料，可以通过2步获得多晶相：玻璃熔制和随后经热处理控制玻璃晶相。这种材料的发明是为了通过制备特定的微观结构而好的不同的性能来适应实际应用所要求的硬度，磨损率和机械性能等。微晶玻璃的机械性能比花岗岩，玄武石和天然石材优良的多。微晶玻璃正被作为建筑材料广泛的应用于地面铺设，墙面瓷砖以及作为金属的替代品。微晶玻璃的最终性能取决于几个因素：玻璃组成，热处理制度，晶核剂，晶相类型与特点。如今，微晶玻璃的工艺已经能够制得优异性能的产品。然而，产品的成功度依赖于它的消耗。 为了减少能耗和回收固体废弃物，多种固体废弃物如：钢渣，焚化炉灰，贝壳，造纸淤泥-灰可作为微晶玻璃的主要原料。然而，由于固体废弃物包含SiO2和Al2O3，需加入改质剂以形成玻璃结构微晶玻璃的组成基于四相系统进行成分设计的。无需使用纯试剂，只利用废弃物则来制备微晶玻璃是可行的。 本研究利用中国广州的磷矿渣作为初始原料。这是因为磷矿渣中含有质量分数高于40%的CaO，这使得磷矿渣在四相微晶玻璃的利用率很低，只有大约20-30%。由此，为了提高磷矿渣在微晶玻璃中的利用率，急需研究新的成分设计。在本研究的设计中，通过加入改性因子（如碱，碱土等）制备基础玻璃和微晶玻璃，磷矿渣利用率可达到62%。通过改变na20用量及热处理制度来研究两者对微晶玻璃晶相和微观结构的影响。 2实验过程 2.1原料和玻璃制备 本研究所用磷矿渣来于中国广州，经研钵研磨后与120℃干燥2小时。用XRF(型号XRF18000,shimadzu)测出磷矿渣的平均化学组成（10个样），结果及标准偏差见表1. 根据XRF结果，玻璃的原料包括干燥磷矿渣，石英砂（纯度大于96.5%），工业纯碳酸钠，活性氧化镁和氧化锌。玻璃A和B的配方见表2. 原料（200g）经球磨1.5h，随后在1450-1500℃熔融2-3h，最终在1380-1430℃保温1h，将玻璃液倒入干净的钢板上，随后破碎并重熔至少2次以保证均匀性。将玻璃液倒入已预热的钢制模具中来制备纯净，透明，无气泡的玻璃。整块玻璃在550℃退火炉中保温2h后随炉冷却，随后经热处理获得微晶玻璃。 为了研究玻璃的微观结构的变化，将其切割为50mm×30mm×10mm的长方体。将不同样品在最高可达1300℃的炉子中按不同热处理制度进行热处理，保温时间为2h，见表4,5. 2.2 DSC检测 为了确定基础玻璃的核化温度和晶化温度，将玻璃粉碎后果200目筛子，制得合适尺寸的粉末来进行DSC分析（DSC,NET-2SCHSTA 409PC/PG）。 在DSC中，取15（±1）mg玻璃粉末，分别以5,10,15,20,25℃/min的升温速率升温至1300℃，从放热曲线图上课的玻璃的转变温度Tg和晶化温度Tp。 本研究中，玻璃晶化原理基于阿夫拉米方程设定一个恒定升温速率β，利用非等温方程可计算阿夫拉米指数n：ln【-ln（1-x）】=-nlnβ+常量。其中x是晶化因数，取决于DSC曲线的放热峰面积---一定温度下放热峰的总面积。很明显，由ln【-ln（1-x）】除以lnβ可以计算一系列的n。对于多向（3向）析晶，结晶度n=3；对于2向析晶，结晶度n=2；对于表面（单相）析晶，结晶度n=1。 2.3微晶玻璃中晶相的检测 不同热处理制度制得微晶玻璃中的晶相可有xrd测定。本研究中，样品加热速率为10℃/min，Rigaku D/Max-2500型号分析仪，Cu靶，扫描角度为10-50度。 2.4微晶玻璃的微观结构分析 利用sem进行微观结构的观察及化学分析，观测电压为20