李宇等：冶金熔渣混合制备微晶玻璃的组成及性能优化 ·1295· (Si0,) 0A90 方石英 10/ CaO质量分数/% 大80 20 1500 1600 -70 鳞石英1400 30 300 1300 60 硅灰石 辉石 假硅灰石 40 400 4400 -4500 -50 硅钙石、 镁橄榄石 4600 D 700 Si0,质量分数9% 黄长石 钙镁橄榄石 40 镁蔷薇辉石 60 A60970 2 Cao.Si0, 800- 30 1900 3 Cao.Sio, 《 -2000 0 ,2100 -2200 -20 2300 方镜石 80 -2100 2200- 2400 2500 六10 23石灰 2600 90 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (Cao) Mg0质量分数/% (Mgo) 图11Ca0-Si02-Mg0相图(A山203质量分数10%)[2] Fig.11 Phase diagram of Cao-Si02-Mgo (Al2O content =10%)[21] 高炉炼铁工艺，因此，能够同时获得电炉镍铁渣和炼 温度的显热Q,和改质剂由室温升至液相线温度的 铁高炉渣等多种冶金渣.在企业内直接将电炉镍铁 吸热Q。,并对其进行了比较.其中，熔渣混合的温 渣和高炉渣混溶并进一步制备材料，在生产企业具 度按照两种熔渣较低的高炉渣温度选取，其数值为 有实施的可行性.利用Factsage软件计算了不同样 1500℃.表3列出了熔渣显热和改质剂吸热的对比 品析品曲线，由此计算出熔渣混合后温度至液相线 数据. 表3熔渣改质显热和补热对比 Table 3 Contrast between sensible heat and heat compensation of slag 样品 熔渣显热，Q小 改质剂吸热，Qm小 50%高炉熔渣+40%镍铁电炉熔渣+10%冷态石英砂 26928 10320 40%高炉熔渣+50%镍铁电炉熔渣+10%冷态石英砂 24480 10568 30%高炉熔渣+60%镍铁电炉熔渣+10%冷态石英砂 18360 11193 409%高炉熔渣+50%镍铁电炉熔渣+10%冷态石英砂+外加2%Mg0 18348 14479 由表3看出，上述样品熔渣显热Q,>改质剂吸 对于采用Petrurgic方法制备的微品玻璃来说， 热Q。,说明混合后熔渣显热能完全熔化改质剂，不 结晶温度和退火温度的选取也至关重要.结晶温度 需要额外补热.电炉镍铁渣比例的增加会导致混合 过高容易引起老化，过低会造成结品不充分，结品时 后液相线温度增加，熔渣显热Q降低，改质剂吸热 间延长.辉石相析晶速度最大的温度是850~950 Q.增加，使改质剂吸热Q越来越接近于熔渣显热 ℃.为了最大程度析出辉石相，本文结品温度选为 0. 900℃.退火温度过高会使样品再结晶，改变原来的 Petrurgic方法是将熔渣缓慢或直接降温至结晶 物相和结构，过低会使样品炸裂.根据文献及前期 温度，传统方法是将熔渣降温至凝固点以下，冻结为 的基础实验证明，退火温度最佳温度为650℃.在 冷态玻璃，然后再通过加热使其成核结晶的过程. 本实验研究中，选取了统一的结品温度和退火温度. 所以Petrurgic方法与传统方法相比具有工艺简单、 如果按照每种不同样品的析晶特性，分别进行结晶 耗费燃料少、周期短的特点 温度优化，将能够进一步提高热处理效率，增强产品李 宇等: 冶金熔渣混合制备微晶玻璃的组成及性能优化 图 11 CaO鄄鄄 SiO2 鄄鄄MgO 相图(Al2O3 质量分数 10% ) [21] Fig. 11 Phase diagram of CaO鄄鄄 SiO2 鄄鄄MgO (Al2O3 content = 10% ) [21] 高炉炼铁工艺,因此,能够同时获得电炉镍铁渣和炼 铁高炉渣等多种冶金渣. 在企业内直接将电炉镍铁 渣和高炉渣混溶并进一步制备材料,在生产企业具 有实施的可行性. 利用 Factsage 软件计算了不同样 品析晶曲线,由此计算出熔渣混合后温度至液相线 温度的显热 Qs和改质剂由室温升至液相线温度的 吸热 Qen ,并对其进行了比较. 其中,熔渣混合的温 度按照两种熔渣较低的高炉渣温度选取,其数值为 1500 益 . 表 3 列出了熔渣显热和改质剂吸热的对比 数据. 表 3 熔渣改质显热和补热对比 Table 3 Contrast between sensible heat and heat compensation of slag 样品 熔渣显热,Qs / J 改质剂吸热,Qen / J 50% 高炉熔渣 + 40% 镍铁电炉熔渣 + 10% 冷态石英砂 26928 10320 40% 高炉熔渣 + 50% 镍铁电炉熔渣 + 10% 冷态石英砂 24480 10568 30% 高炉熔渣 + 60% 镍铁电炉熔渣 + 10% 冷态石英砂 18360 11193 40% 高炉熔渣 + 50% 镍铁电炉熔渣 + 10% 冷态石英砂 + 外加 2% MgO 18348 14479 由表 3 看出,上述样品熔渣显热 Qs > 改质剂吸 热 Qen ,说明混合后熔渣显热能完全熔化改质剂,不 需要额外补热. 电炉镍铁渣比例的增加会导致混合 后液相线温度增加,熔渣显热 Qs降低,改质剂吸热 Qen增加,使改质剂吸热 Qen越来越接近于熔渣显热 Qs . Petrurgic 方法是将熔渣缓慢或直接降温至结晶 温度,传统方法是将熔渣降温至凝固点以下,冻结为 冷态玻璃,然后再通过加热使其成核结晶的过程. 所以 Petrurgic 方法与传统方法相比具有工艺简单、 耗费燃料少、周期短的特点. 对于采用 Petrurgic 方法制备的微晶玻璃来说, 结晶温度和退火温度的选取也至关重要. 结晶温度 过高容易引起老化,过低会造成结晶不充分,结晶时 间延长. 辉石相析晶速度最大的温度是 850 ~ 950 益 . 为了最大程度析出辉石相,本文结晶温度选为 900 益 . 退火温度过高会使样品再结晶,改变原来的 物相和结构,过低会使样品炸裂. 根据文献及前期 的基础实验证明,退火温度最佳温度为 650 益 . 在 本实验研究中,选取了统一的结晶温度和退火温度. 如果按照每种不同样品的析晶特性,分别进行结晶 温度优化,将能够进一步提高热处理效率,增强产品 ·1295·