發(fā)布時間：2020-10-21 18:13

　　 近年來,煤炭在我國國家能源結(jié)構(gòu)中仍占有很大的比例,煤矸石作為煤炭生產(chǎn)過程中被分離出來的固體廢棄物也在逐年累積。目前,這些煤矸石以粗加工利用為主,附加值較低。本文針對這一問題,以煤矸石為主要原料制備微晶玻璃,探索了煤矸石為主要原料熔制玻璃過程,研究了不同化學(xué)組成的煤矸石基礎(chǔ)玻璃的熔制性能;研究了不同化學(xué)組成、不同熱處理制度下煤矸石微晶玻璃的析晶和燒結(jié)行為;探索了煤矸石微晶玻璃的結(jié)構(gòu)衍變規(guī)律;對試驗制備的煤矸石微晶玻璃進行宏觀性能測試;最后,提出一種新的煤矸石微晶玻璃著色工藝。通過上述研究得到以下結(jié)論:1煤矸石和其他輔料熔制基礎(chǔ)玻璃的過程是:煤矸石中有機質(zhì)燃燒、高嶺石受熱脫水并與其它輔料反應(yīng)生成硅酸鹽,在高溫下硅酸鹽熔融、澄清、均化,得到粘度小的澄清玻璃液。其中,溫度升高,煤矸石基礎(chǔ)玻璃熔制進程加快;Na_2O含量高、SiO_2/Al_2O_3比值大的煤矸石基礎(chǔ)玻璃較易熔制:Na_2O含量為25%的煤矸石基礎(chǔ)玻璃在1300℃下即可熔制,SiO_2/Al_2O_3比值為3.0的煤矸石基礎(chǔ)玻璃熔制溫度也僅有1350℃;MgO含量為12%的煤矸石基礎(chǔ)玻璃在1400℃可實現(xiàn)熔制,增加或降低MgO含量都會使煤矸石基礎(chǔ)玻璃熔制溫度升高。2 Na_2O含量由10%增加到25%,煤矸石微晶玻璃主晶相由鎂橄欖石相轉(zhuǎn)變?yōu)橄际��?最終轉(zhuǎn)變?yōu)楣桎X酸鈉相,晶體不斷長大、數(shù)量先迅速增加后緩慢減少;MgO含量高的煤矸石微晶玻璃易于析出柱狀鎂橄欖石相,且當(dāng)MgO含量為19%時,煤矸石微晶玻璃析晶較好;SiO_2/Al_2O_3比值≥2.0時,SiO_2/Al_2O_3比值增大,煤矸石微晶玻璃中晶體尺寸逐漸變大,但霞石相重熔,主晶相由霞石相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殒V橄欖石相。3煤矸石微晶玻璃的燒結(jié)通過粘性流動完成,燒結(jié)速率主要受體系粘度影響,同時又與微晶玻璃析晶相關(guān)。Na_2O含量高、SiO_2/Al_2O_3比值大、熱處理溫度高的煤矸石微晶玻璃粘度小,燒結(jié)速率快;MgO含量高的煤矸石微晶玻璃,由于MgO大量參與析晶,對燒結(jié)不利。4煤矸石微晶玻璃熱處理過程中,溫度較低時,基礎(chǔ)玻璃顆粒表面先析出晶體,隨著溫度升高,晶體增多、長大;當(dāng)溫度達到某一值時,煤矸石微晶玻璃燒結(jié)過程開始,試樣逐漸致密,同時試樣中的晶體繼續(xù)增多、長大;但當(dāng)溫度過高時,熔點較低的晶體發(fā)生重熔,晶體數(shù)量減少且玻璃及晶體熔融產(chǎn)生的液相會包裹顆粒間的氣體,對試樣致密化不利。結(jié)構(gòu)的變化最終會引起煤矸石微晶玻璃性能的改變。5在坯體成型時,加入1%Co_2O_3和3%NiO可將煤矸石微晶玻璃分別著成藍色和紫色;而加入1%K_2Cr_2O_7,煤矸石微晶玻璃試樣表面形成黃色條紋。
【學(xué)位單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TQ171.733
【部分圖文】：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒論根據(jù)成核和晶體生長是否在同一溫度下進行，可將熔融法分為等溫式和階梯式兩種類型(如圖 1-3 所示)[31]。制備硅鋁質(zhì)固體廢棄物微晶玻璃一般采用階梯式，即成核和晶體生長在不同溫度下進行，但當(dāng)硅鋁質(zhì)固體廢棄物含有較高的 CaO 或MgO，析晶傾向大時，也可采用等溫式[72]。用熔融法制備硅鋁質(zhì)固體廢棄物微晶玻璃具有如下優(yōu)點：①基礎(chǔ)玻璃組成范圍寬；②由于基礎(chǔ)玻璃的澄清、均化是在較高溫度和較長時間下進行，微晶玻璃結(jié)構(gòu)致密、組成均勻，所以性能良好、可靠性高；③基礎(chǔ)玻璃熱處理過程中，玻璃坯體的變形小，成品率高；④由于熔融法與典型玻璃生產(chǎn)工藝相比，只是多了一個晶化處理過程，所以基礎(chǔ)玻璃的成型可沿用任何一種玻璃成型方法，對硅鋁質(zhì)固體廢棄物微晶玻璃的形狀和尺寸具有很好的適用性。但是熔融法制備硅鋁質(zhì)固體廢棄物微晶玻璃存在①基礎(chǔ)玻璃熔融溫度高、時間長，這將增加熔融工藝的難度和能源消耗；②晶化過程在實際生產(chǎn)

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒論(2) 探索煤矸石微晶玻璃的化學(xué)組成與析晶間關(guān)系并研究煤矸石微晶玻璃析晶/燒結(jié)對性能的影響；(3) 制備彩色煤矸石微晶玻璃；1.4.2 技術(shù)路線本文以煤矸石為主要原料制備微晶玻璃，并在此基礎(chǔ)上，研究基礎(chǔ)玻璃熔制階段煤矸石基礎(chǔ)玻璃的熔制特性；熱處理階段，煤矸石微晶玻璃的析晶和燒結(jié)性能；最后，測試煤矸石微晶玻璃試樣的宏觀性能，并對煤矸石微晶玻璃試樣進行著色，制備不同色澤，具有紋理花紋的微晶玻璃，提高其裝飾性。其試驗流程如圖 1.4 所示。

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 煤矸石基礎(chǔ)玻璃的設(shè)計及熔制過程配方設(shè)計遵循以下原則：1、熔制基礎(chǔ)玻璃所需溫度低，時間短；2、煤矸石摻量較高，價格高或資源短缺原料用量少；3、基礎(chǔ)玻璃水淬過程不析晶，經(jīng)過熱處理后，能夠獲得足夠數(shù)量的晶體[57]。參考 MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖(圖 2-2)和有關(guān)研究結(jié)果[35,76,77,78]，設(shè)計煤矸石基礎(chǔ)玻璃的組成范圍如表 2.2 所示。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韓立國;左成鋼;唐武彪;羅志偉;盧安賢;;摻釹透明微晶玻璃的析晶動力學(xué)和顯微結(jié)構(gòu)[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2011年01期

2 方楠;張躍;;熱處理溫度對Na_2O-K_2O-ZnO-SiO_2微晶玻璃析晶行為和性能的影響[J];人工晶體學(xué)報;2014年04期

3 韓復(fù)興;;關(guān)于壓延微晶玻璃遇水變色、變脆和炸裂問題的答疑[J];佛山陶瓷;2016年04期

4 胡一晨;孫麗娟;張計發(fā);張耒;;低溫共燒CaO-B_2O_3-SiO_2系統(tǒng)微晶玻璃的分相與析晶[J];玻璃與搪瓷;2009年03期

5 吳鵬;程金樹;謝俊;鄭偉宏;劉健;;CaO-Al_2O_3-SiO_2系統(tǒng)微晶玻璃表面析晶研究[J];玻璃;2006年01期

6 謝為民,方承平;極性微晶玻璃的恒溫定向析晶[J];硅酸鹽學(xué)報;1997年01期

7 王雙華;;硅堿鈣石可加工微晶玻璃的析晶動力學(xué)研究[J];中國陶瓷;2009年12期

8 陳媛媛;盧安賢;;NaF-CaF_2-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃的析晶動力學(xué)和顯微組織[J];中國有色金屬學(xué)報;2009年05期

9 王德平,黃文旵,周萘;鈣鈦磷酸鹽微晶玻璃的過析晶作用及其熱力學(xué)分析[J];無機材料學(xué)報;2003年06期

10 肖漢寧;李格;;粉體粒度對K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃析晶動力學(xué)的影響[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2018年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊梅;偉晶巖多孔微晶玻璃的研制及性能研究[D];大連理工大學(xué);2009年

2 卿振軍;低膨脹系數(shù)基板材料的性能及機理研究[D];電子科技大學(xué);2016年

3 劉紅盼;自然冷卻黃磷爐渣制備微晶玻璃過程調(diào)控及元素行為研究[D];昆明理工大學(xué);2017年

4 王靜;MgO-Al_2O_3-SiO_2透明微晶玻璃結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

5 趙志永;氧氟微晶玻璃中稀土離子分布調(diào)控及近—中紅外發(fā)光性能研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

6 Mohamed Abdelrahim Ali Abdelbaky;摻雜玻璃和微晶玻璃的光子學(xué)應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2019年

7 張艷;添加CeO_2對透輝石型微晶玻璃微結(jié)構(gòu)和性能的影響[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所);2019年

8 白楊;高透性齒科二硅酸鋰微晶玻璃的設(shè)計與開發(fā)[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院過程工程研究所);2017年

9 劉銀;摻Er~(3+)氟氧化物微晶玻璃析晶和中紅外發(fā)光特性研究[D];華南理工大學(xué);2017年

10 范文迪;垃圾焚燒飛灰微晶玻璃化及Cr固化機理[D];北京科技大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 管艷梅;煤矸石微晶玻璃制備及性能研究[D];安徽建筑大學(xué);2016年

2 李橫俯;B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃的析晶動力學(xué)及其結(jié)構(gòu)和性能研究[D];湖南大學(xué);2007年

3 韓陳;含氟、磷Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃的析晶機制研究[D];浙江大學(xué);2006年

4 李英霞;礦渣微晶玻璃工藝及晶化機理的研究[D];河北理工學(xué)院;2003年

5 林墨洲;鋰鋁硅微晶玻璃不混溶及其對析晶的影響研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

6 樊星;微晶玻璃復(fù)合板材耐磨性能研究[D];中南大學(xué);2011年

7 韓立國;摻釹透明微晶玻璃的制備及性能研究[D];中南大學(xué);2010年

8 吳昊;R_2O-MgO-CaO-SiO_2系統(tǒng)微晶玻璃的晶體生長及微觀結(jié)構(gòu)控制的研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

9 陳媛媛;摻鐿離子透明微晶玻璃材料的研究[D];中南大學(xué);2009年

10 胡婷;SrO-TiO_2-SiO_2玻璃析晶及二階非線性研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

本文編號：2850443