,308 北京科技大学学报 第32卷 12000- 3000r a 3000-(e) 1 10000 1CaSi,0,53 1 Ca Si,O,F2 1Ca,5Si,0,5, 2Ti0, 8000l 2 Ca.Si0. 3 Ga,Al(AlSiO.) 6000 a 2 4000 1000 喜叫 2(000 12 21 0 0 1020304050607080 102030.4050607080 1020304050607080 26) 20 28r 2000( e 1Ca Si,O.F 1 Ca Si,O,F. 2 Ca,AI(AISi,O,) 4(000 2 Ca.SiO,F: 3 CaTiO, 1000 2000 22 1020304050607080 1020304050607080 2a) 20() 图1不同TD2含量的保护渣的XRD图谱.(a):(b)Tl(c)T2,(d)T3(e)T4 Fig 1 X-ray diffraction pattems of samples with differentTDz contents (a)Jl:(b)Tl:(c)T2 (d)T3 (e)T4 析出量减少.由于枪晶石是保护渣的主要结晶物 纤细.与1渣相比，TT2T3和T4中枪晶石发育 相，因此加入TD2总体上抑制了保护渣的结晶趋 均不成熟，且结晶率降低，由此说明，加入TD2后， 势，对保护渣的玻璃性能有所改善，T4虽然促进了 枪晶石的析晶行为受到抑制， 钙钛矿的析出，但由于钙钛矿数量太少，占析出物相 综上所述，加入TD2后，抑制了保护渣中枪晶 的比例甚少，对保护渣总的结晶效果影响甚微，改变 石晶体的结晶和长大，当TD2质量分数增加到6% 不了抑制结晶的趋势， 以上时，有高熔点化合物（熔点为1970℃）钙钛矿 2.1.2TD2对保护渣结晶矿物形貌的影响 析出.当保护渣中TD2质量分数提高到89%时，枪 图2为综合碱度为1.3的基础渣加入不同含量 晶石晶体数量相对减少，晶体变得比较纤细，且晶体 TD2的保护渣在偏光显微镜下观察到的显微结构， 发育程度不够成熟，其中钙钛矿的数量逐渐增多， 1的冷却渣样呈橙黄色岩石相.从基渣矿相中可以 从矿物相貌中能观察到T3有少量的钙钛矿析出，而 看到有一种颜色较亮、呈灰白色的矛头状或羽毛状 对T3进行XRD分析时没有发现钙钛矿，估计是因 的晶体长条出现，局部呈粒子状、柱状出现，析出的 为钙钛矿晶体析出的数量极少，在做XRD衍射分析 晶体发育比较完善，同时还有些许玻璃相，另外，从 时选取的渣样含钙钛矿晶体为极少甚至没有的缘 图中没有发现其他类型的晶体出现.对J1做XRD 故，随着TD2的加入，保护渣的结晶率下降，但 分析，其峰值与枪晶石的峰值基本吻合，故可判断该 TD2的质量分数>%后，结晶率变化不大， 渣矿相主要是枪晶石， 2.2冷却速率对保护渣结晶温度的影响 图2中T1析出大量的呈灰白色矛头状或板状 图3为综合碱度为1.3的基础渣加入不同TD2 聚片双晶的晶体，即枪晶石的典型构造)，晶粒比 含量的保护渣分别以0.20.30.40.51和 较粗大，发育程度良好，与1相比，晶粒相对较小； 2℃·s的冷却速率降温时得到的结晶温度. 局部呈现粒状、块状晶体，这些晶粒十分细小，说明 由图3可知，当冷却速率小于0.4℃·s时，冷 还有其他晶体析出.T2T3渣整个晶体表面呈灰 却速率对不同TD2含量保护渣结晶温度的影响无 色，析出的晶体中枪晶石晶相特征仍占主导，偶见呈 规律.当冷却速率大于0.4℃·s时，TD2质量分 十字形特征的钙钛矿雏晶，即有少许钙钛矿析出，其 数为69%以下的渣，结晶温度基本上随着冷却速率 中枪晶石形状结晶变得更加细化，T4渣中析出的 的增加而增加，与晶体结晶理论相悖.T4渣表现相 钙钛矿数量较T3渣多，而枪晶石晶粒形貌变得更为 对正常，北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 1 不同 ＴｉＯ2含量的保护渣的 ＸＲＤ图谱．（ａ） Ｊ1；（ｂ） Ｔ1；（ｃ） Ｔ2；（ｄ） Ｔ3；（ｅ） Ｔ4 Ｆｉｇ．1 Ｘ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＴｉＯ2ｃｏｎｔｅｎｔｓ：（ａ） Ｊ1；（ｂ） Ｔ1；（ｃ） Ｔ2；（ｄ） Ｔ3；（ｅ） Ｔ4 析出量减少．由于枪晶石是保护渣的主要结晶物 相‚因此加入 ＴｉＯ2 总体上抑制了保护渣的结晶趋 势‚对保护渣的玻璃性能有所改善．Ｔ4虽然促进了 钙钛矿的析出‚但由于钙钛矿数量太少‚占析出物相 的比例甚少‚对保护渣总的结晶效果影响甚微‚改变 不了抑制结晶的趋势． 2∙1∙2 ＴｉＯ2对保护渣结晶矿物形貌的影响 图 2为综合碱度为 1∙3的基础渣加入不同含量 ＴｉＯ2的保护渣在偏光显微镜下观察到的显微结构． Ｊ1的冷却渣样呈橙黄色岩石相．从基渣矿相中可以 看到有一种颜色较亮、呈灰白色的矛头状或羽毛状 的晶体长条出现‚局部呈粒子状、柱状出现‚析出的 晶体发育比较完善‚同时还有些许玻璃相．另外‚从 图中没有发现其他类型的晶体出现．对 Ｊ1做 ＸＲＤ 分析‚其峰值与枪晶石的峰值基本吻合‚故可判断该 渣矿相主要是枪晶石． 图 2中 Ｔ1析出大量的呈灰白色矛头状或板状 聚片双晶的晶体‚即枪晶石的典型构造 ［7］‚晶粒比 较粗大‚发育程度良好．与 Ｊ1相比‚晶粒相对较小； 局部呈现粒状、块状晶体‚这些晶粒十分细小‚说明 还有其他晶体析出．Ｔ2、Ｔ3渣整个晶体表面呈灰 色‚析出的晶体中枪晶石晶相特征仍占主导‚偶见呈 十字形特征的钙钛矿雏晶‚即有少许钙钛矿析出‚其 中枪晶石形状结晶变得更加细化．Ｔ4渣中析出的 钙钛矿数量较 Ｔ3渣多‚而枪晶石晶粒形貌变得更为 纤细．与 Ｊ1渣相比‚Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3和 Ｔ4中枪晶石发育 均不成熟‚且结晶率降低．由此说明‚加入 ＴｉＯ2 后‚ 枪晶石的析晶行为受到抑制． 综上所述‚加入 ＴｉＯ2 后‚抑制了保护渣中枪晶 石晶体的结晶和长大‚当 ＴｉＯ2 质量分数增加到 6％ 以上时‚有高熔点化合物 （熔点为 1970℃ ）钙钛矿 析出．当保护渣中 ＴｉＯ2 质量分数提高到 8％时‚枪 晶石晶体数量相对减少‚晶体变得比较纤细‚且晶体 发育程度不够成熟‚其中钙钛矿的数量逐渐增多． 从矿物相貌中能观察到 Ｔ3有少量的钙钛矿析出‚而 对 Ｔ3进行 ＸＲＤ分析时没有发现钙钛矿‚估计是因 为钙钛矿晶体析出的数量极少‚在做 ＸＲＤ衍射分析 时选取的渣样含钙钛矿晶体为极少甚至没有的缘 故．随着 ＴｉＯ2 的加入‚保护渣的结晶率下降‚但 ＴｉＯ2的质量分数 ＞2％后‚结晶率变化不大． 2∙2 冷却速率对保护渣结晶温度的影响 图 3为综合碱度为 1∙3的基础渣加入不同 ＴｉＯ2 含量 的 保 护 渣 分 别 以 0∙2、0∙3、0∙4、0∙5、1和 2℃·ｓ —1的冷却速率降温时得到的结晶温度． 由图 3可知‚当冷却速率小于 0∙4℃·ｓ —1时‚冷 却速率对不同 ＴｉＯ2 含量保护渣结晶温度的影响无 规律．当冷却速率大于 0∙4℃·ｓ —1时‚ＴｉＯ2 质量分 数为 6％以下的渣‚结晶温度基本上随着冷却速率 的增加而增加‚与晶体结晶理论相悖．Ｔ4渣表现相 对正常． ·308·