《鋼渣協同其他冶金固廢製備微晶玻璃及強化機理研究》是依託北京科技大學，由宗燕兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋼渣協同其他冶金固廢製備微晶玻璃及強化機理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：宗燕兵
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用冶金固體二次資源製備微晶玻璃等陶瓷材料是冶金固廢的一種生態和高附加值利用方式。課題組在前期研究的基礎上，擬對鋼渣協同其他冶金固廢製備高性能微晶玻璃過程中若干關鍵基礎問題開展研究：（1）採用DSC、XRD、XRF、偏光顯微鏡圖像分析儀等手段研究冶金固廢礦相組成特徵和微晶玻璃的製備可行性分析；（2）外在強化方面，藉助FactSage軟體和相圖集對鋼渣微晶玻璃體系研究。對微波熔融特種燒結工藝中重要影響因素及其燒結機理進行研究；（3）內在強化方面，通過分析晶核劑、改質劑、強化劑在製備微晶玻璃過程中的微觀行為，摸清基礎玻璃二次提鐵行為和三劑對微晶玻璃協同效應。採用TEM、EDX、FTIR、Raman等分析方法對熱處理制度、玻璃基體、晶相組成結構對玻璃析晶和機械性能的影響研究，充實冶金固廢製備微晶玻璃的動力學研究。
結題摘要
冶金固廢主要包括高爐渣、轉爐渣、電爐渣、粉煤灰等，隨著我國環境保護意識和國家可持續發展戰略的要求，冶金渣的資源化利用已經成為鋼鐵工業的重要研究課題。 （1）利用電爐還原渣為主要原料，配加滑石、石英砂等原料，採用燒結法成功製備了具有良好力學性能的電爐渣微晶玻璃，採用掃描電鏡（SEM）和X射線衍射儀（XRD）等測試手段，對微晶玻璃的物相組成和顯微結構進行分析，研究了不同MgO/Al2O3質量比對微晶玻璃的影響情況。 （2）利用Kissinger和Ozawa兩種方法分別對微晶玻璃的析晶動力學進行了研究，得到微晶玻璃的析晶活化能E的範圍在415.97–575.98kJ·mol-1之間，隨著MgO/Al2O3質量比的降低，微晶玻璃的析晶活化能呈現出降低的趨勢。 （3）利用高爐渣、轉爐渣、河砂為原料，製備不同鹼度的微晶玻璃材料，研究了利用冶金渣製備高鹼度微晶玻璃的可行性。 （4）利用鋼渣與赤泥的不同配比，可以製備出力學性能和吸水率都比較好的陶瓷材料，當鋼渣渣摻量介於20%～50%，成品抗折強度均＞70 MPa。Si 含量的升高可以明顯降低樣品的液相生成溫度，加劇高鐵陶瓷體系氣泡的生成，但有利於鋼渣中Mn進入液相顯色；Al含量的提高可以提高樣品燒結溫度，改善收縮率，但不利於陶瓷的液相生成和顯色，對陶瓷的力學性能有不利影響。Mn和Fe對陶瓷坯體材料的表觀形貌、緻密化程度和抗折強度的影響表現出相反的趨勢。 （5）以鋼渣為主要原料，配加黏土、石英和滑石等原料，製備物理機械性能良好的鋼渣陶瓷，採用掃描電鏡（SEM）和X射線衍射（XRD）、傅立葉紅外光譜（FTIR）等測試手段，研究了不同MgO/Al2O3比對鋼渣陶瓷顯微結構和晶相組成等方面的影響情況，利用FactSage軟體對不同MgO/Al2O3比條件下鋼渣陶瓷的坯體黏度進行了預測。 （6）利用粉煤灰替代鋼渣陶瓷基礎配方中的石英和長石，粉煤灰的最大替代量應該在15 wt%，抗折強度和吸水率分別為43.37MPa和0.03%，燒結溫度範圍由1130-1135℃拓寬至1135-1150℃，固廢添加量可以達到50 wt%。
