發(fā)布時(shí)間：2020-10-21 18:13

　　 近年來(lái),煤炭在我國(guó)國(guó)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(guò)程中被分離出來(lái)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(duì)這一問(wèn)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(guò)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(duì)試驗(yàn)制備的煤矸石微晶玻璃進(jìn)行宏觀性能測(cè)試;最后,提出一種新的煤矸石微晶玻璃著色工藝。通過(guò)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(guò)程是:煤矸石中有機(jī)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(jìn)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(shí)現(xiàn)熔制,增加或降低MgO含量都會(huì)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(zhǎng)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(shí),煤矸石微晶玻璃析晶較好;SiO_2/Al_2O_3比值≥2.0時(shí),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(guò)粘性流動(dòng)完成,燒結(jié)速率主要受體系粘度影響,同時(shí)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(duì)燒結(jié)不利。4煤矸石微晶玻璃熱處理過(guò)程中,溫度較低時(shí),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(zhǎng)大;當(dāng)溫度達(dá)到某一值時(shí),煤矸石微晶玻璃燒結(jié)過(guò)程開(kāi)始,試樣逐漸致密,同時(shí)試樣中的晶體繼續(xù)增多、長(zhǎng)大;但當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),熔點(diǎn)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(huì)包裹顆粒間的氣體,對(duì)試樣致密化不利。結(jié)構(gòu)的變化最終會(huì)引起煤矸石微晶玻璃性能的改變。5在坯體成型時(shí),加入1%Co_2O_3和3%NiO可將煤矸石微晶玻璃分別著成藍(lán)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：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(zhǎng)是否在同一溫度下進(jìn)行，可將熔融法分為等溫式和階梯式兩種類(lèi)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(zhǎng)在不同溫度下進(jìn)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(shí)，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(diǎn)：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(zhǎng)時(shí)間下進(jìn)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(guò)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(gè)晶化處理過(guò)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(duì)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(shí)間長(zhǎng)，這將增加熔融工藝的難度和能源消耗；②晶化過(guò)程在實(shí)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(duì)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(cè)試煤矸石微晶玻璃試樣的宏觀性能，并對(duì)煤矸石微晶玻璃試樣進(jìn)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(yàn)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(jì)及熔制過(guò)程配方設(shè)計(jì)遵循以下原則：1、熔制基礎(chǔ)玻璃所需溫度低，時(shí)間短；2、煤矸石摻量較高，價(jià)格高或資源短缺原料用量少；3、基礎(chǔ)玻璃水淬過(guò)程不析晶，經(jīng)過(guò)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(jì)煤矸石基礎(chǔ)玻璃的組成范圍如表 2.2 所示。
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本文編號(hào)：2850443