中國粉體網(wǎng)訊 微晶玻璃是介于玻璃與陶瓷之間的一種新型化工材料,，是微晶相和玻璃相的組合體,。與傳統(tǒng)的玻璃,、陶瓷工藝不同，其致密性更好,，并且晶粒尺寸均勻分布,，在加熱條件下，能夠很好地保持自己原有的特性,，不會失透,，很好地控制結(jié)晶。其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)比許多陶瓷材料好得多,，更均勻和致密,，殘余孔隙很少，并且它們的性能比相同材料的陶瓷好得多,。作為一種新型化工材料,，能夠設(shè)計(jì)和控制以提供優(yōu)異的性能。
微晶玻璃是以工業(yè)廢棄物或者純化學(xué)試劑為原料研制的多相復(fù)合新型材料,，微晶玻璃的研制具有很明顯的社會效益,、經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)槲⒕РＡЬ哂袃?yōu)良的物理性能和化學(xué)性能,，比原有的玻璃材料和陶瓷材料更加受到大眾的認(rèn)可,。
其熱膨脹系數(shù)范圍廣，具有機(jī)械強(qiáng)度高,，抗熱震性好,，化學(xué)穩(wěn)定性高；優(yōu)異的耐高溫性,，高軟化溫度,，高溫下的高機(jī)械強(qiáng)度；良好的絕緣性能,，高介電常數(shù),，低介電損耗因子等。與具有相似機(jī)械性能的金屬相比,，微晶玻璃不僅密度小,，隔水，隔氣,，而且還具有比金屬材料高得多的的耐腐蝕性,。微晶玻璃因其具有優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
當(dāng)前,，隨著對微晶玻璃需求的增加,，資源的緊缺以及固體廢物處理處置等一系列問題的出現(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者開始以工業(yè)廢棄物代替天然原料制備微晶玻璃,。原蘇聯(lián)最早將礦渣或者礦石作為原料制備礦渣微晶玻璃，隨后西方各個(gè)國家也開始將礦渣和非金屬礦物作為原材料制備礦渣微晶玻璃。
礦渣微晶玻璃的部分應(yīng)用
新型建材
礦渣微晶玻璃與傳統(tǒng)建材相比其性能更加優(yōu)秀,，種類繁多,，外觀上也更加出色，在高檔建材市場被廣泛應(yīng)用,。
化學(xué)工業(yè)
礦渣微晶玻璃的物理化學(xué)性能優(yōu)良,，其良好的耐腐蝕性可以用作儲存腐蝕性液體的內(nèi)襯、運(yùn)送的管道或者閥門,、甚至一些電解池或者反應(yīng)池的內(nèi)壁等,。
機(jī)械工業(yè)
利用其高強(qiáng)度和優(yōu)良的耐磨性的特點(diǎn)，可以取代鋼等金屬材料制造輸送塊狀,、粉狀固體物料的料槽,、料斗、管道內(nèi)襯,，儲存物料的料庫面板,，球磨機(jī)內(nèi)襯和研磨體，以及在強(qiáng)烈磨損條件下或腐蝕性介質(zhì)中工作的機(jī)械零部件等,。
工業(yè)固廢制備微晶玻璃工藝
微晶玻璃主要制備工藝路線示意圖(a)熔融法,；(b)燒結(jié)法
工業(yè)固廢制備微晶玻璃主要有兩種工藝：熔融法和燒結(jié)法。
熔融法是指將固廢原料加入一定量形核劑,，在高溫條件下熔化和均化形成玻璃熔體,。然后，進(jìn)行澆鑄成型,，稍加冷卻定形后隨即經(jīng)過退火,。經(jīng)過退火處理后，再在一定溫度條件下進(jìn)行核化和晶化以獲得微晶玻璃成品,。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是,，對原料要求較低，高溫熔融處理可以實(shí)現(xiàn)大部分原料的均質(zhì)化,，可制備形狀復(fù)雜的微晶玻璃制品,，整體技術(shù)工藝相對比較簡單，便于機(jī)械化,，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),。但是熔融溫度較高，導(dǎo)致整體工藝路線能耗高是其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展主要瓶頸,，如何降低熔制溫度,，實(shí)現(xiàn)低能耗生產(chǎn)是亟須解決的問題。
燒結(jié)法也稱為粉末冶金法,，可進(jìn)一步細(xì)分為熔融-燒結(jié)法和直接燒結(jié)法,。
熔融-燒結(jié)法是將原料熔融后經(jīng)水淬得到玻璃粉,，再將玻璃粉進(jìn)一步研磨、壓制成型,，最后通過高溫?zé)Y(jié)獲得所需微晶玻璃制品的一種工藝,。與熔融法相比，兩種方法均需要熔融及二次加熱處理,。兩種工藝的主要區(qū)別在于成型方式的不同,。熔融法是采用澆鑄工藝成型，而熔融-燒結(jié)法是將水淬后的玻璃碎粒制粉后在單向或多向壓力作用下進(jìn)行成型,。因此,，微晶玻璃成品形狀的復(fù)雜性受到成型模具的極大限制。
直接燒結(jié)法,，又稱陶瓷燒結(jié)法,，是將玻璃態(tài)或者晶態(tài)原料直接進(jìn)行混勻磨細(xì)，然后進(jìn)行燒結(jié)使原料粉體相互固溶形成玻璃,，通過顆粒生長及顆粒間的黏性流動(dòng)排出顆粒間的氣體,，同時(shí)發(fā)生核化和晶化等反應(yīng)。晶化過程與燒結(jié)過程可以分開進(jìn)行,，也可合并作為一個(gè)過程,，能否同時(shí)進(jìn)行主要取決于坯體中液相含量及結(jié)晶狀況。與熔融法和熔融-燒結(jié)法相比,，直接燒結(jié)法最大的優(yōu)勢是沒有高溫熔融過程,，工藝能耗大大降低。
各種工業(yè)固廢原料制備微晶玻璃
目前,，用于制備微晶玻璃研究的工業(yè)固體廢棄物原料主要有以下類型：
(1)尾礦：鐵尾礦,、金尾礦、銅尾礦,、鉬尾礦,、鉭鈮尾礦、鎢尾礦,、高嶺土尾礦,、花崗巖尾礦、石棉尾礦,、稀土尾礦,、鋰輝石尾礦和鉀長石尾礦等。
(2)工業(yè)廢渣：高爐渣,、鋼渣,、不銹鋼渣、不銹鋼酸洗污泥,、磷渣,、鈦渣,、鉻渣、銅渣,、鎳渣,、赤泥,、鉛鋅渣,、鋅渣、酸洗硼鎂渣(硼泥),、油頁巖渣,、銻爐渣和增鈣水渣等。
(3)其它固體廢棄物：粉煤灰,、煤矸石,、城市垃圾焚燒灰、廢玻璃,、鋁土礦,、高爐布袋除塵灰、高爐瓦斯灰,、火山灰和火山凝灰?guī)r等,。
小結(jié)
制備微晶玻璃作為工業(yè)固廢低成本、無害化,、減量化的首選處理方式,，隨著固廢的產(chǎn)量和積存量的逐漸增大以及微晶玻璃多功能化和高附加值的開發(fā)，越來越受到人們的廣泛關(guān)注,。
未來的主要研究方向應(yīng)著重于：(1)降低能耗如開發(fā)新的添加劑降低熔化溫度,，利用工業(yè)固廢余熱；(2)完善擴(kuò)大無添加劑純工業(yè)固廢微晶玻璃的制備,；(3)評估工業(yè)固廢微晶玻璃產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用過程中的可靠性和穩(wěn)定性,；(4)擴(kuò)展工業(yè)固廢制備微晶玻璃材料的高端應(yīng)用范圍；(5)開展工業(yè)固廢生產(chǎn)微晶玻璃全工藝流程的綜合研究,，加強(qiáng)對核心裝備設(shè)計(jì)和關(guān)鍵制造技術(shù)的研發(fā),。
資料來源：中國粉體工業(yè)：各種工業(yè)固廢原料制備微晶玻璃研究綜述
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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