煤矸石铁尾矿制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的研究

"利用煤矸石和铁尾矿制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃，研究析晶行为及显微形貌，计算析晶活化能和晶化指数" 在环保和可持续发展的背景下，固体废弃物的综合利用显得尤为重要。本文以煤矸石和铁尾矿这两种常见的工业废料为主要原料，成功制备了一种CaO-MgO-Al2O3-SiO2系的微晶玻璃。微晶玻璃作为一种高性能材料，具有良好的机械性能和化学稳定性，广泛应用于建筑、装饰和电子等领域。 在实验过程中，研究人员利用差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)、X射线衍射(X-ray Diffraction, XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等多种分析手段，深入探讨了核化和晶化温度对微晶玻璃析晶行为及其微观结构的影响。Kissinger方程被用来计算析晶活化能(E)和动力学参数k(Tp)，而Augis-Bennett公式则用于确定晶化指数(n)。这些参数对于理解玻璃的结晶过程和优化制备条件至关重要。 实验结果显示，随着核化和晶化温度的增加，微晶玻璃的主要晶相——普通辉石(Ca(Mg, Al)(Si, Al)2O6)的衍射峰强度呈现出先增强后减弱的变化。在1040℃下，该体系达到最佳的晶化效果，此时制得的微晶玻璃抗弯强度达到了216.49 MPa，耐酸性能高达99.21%，显示出优秀的力学性能和化学稳定性。 此外，对于不同升温速率的基础微晶玻璃样品，研究人员发现，20℃/min的升温速率下，析晶活化能最低，为324.75 kJ/mol，同时得到的k(Tp)=0.55和n=3.92，表明玻璃晶核以三维方式生长，实现整体结晶。所有测试样品的晶核生长模式相同，这为微晶玻璃的工业化生产和性能调控提供了理论依据。 这项研究成功地将废弃物转化为有价值的微晶玻璃材料，不仅解决了废弃物处理问题，还提高了资源利用率。通过对工艺参数的优化，可以进一步提升微晶玻璃的性能，使其在各种应用领域展现出更大的潜力。这项工作也为其他类型的固体废弃物转化利用提供了借鉴，推动了废弃物资源化的科技进步。