铁/菱镁石尾矿微晶玻璃制备及铁氧化物在晶化过程中的行为

基于尾矿化学成分设计出满足综合使用性能的微晶玻璃是学术界普遍关注的课题。高硅铁尾矿和菱镁石尾矿能够提供SiO2、MgO，与含铝物料经过适当调配，可以得到化学计量与堇青石相近的堇青石微晶玻璃的生产原料。本项目据此提出"用铁/菱镁石尾矿两种尾矿资源生产堇青石基微晶玻璃"的技术思想。重点研究两种尾矿制备堇青石微晶玻璃的原料组成设计以及堇青石体系中尾矿带入的铁氧化物与氧化镁生成的无限互溶置换型固溶体和其它一些杂质相对堇青石微晶玻璃制备过程和晶体结构的影响。项目采用微观结构检测和组织性能检测相结合的研究方法研究堇青石体系中氧化铁在微晶玻璃核化、析晶过程中的行为，利用分子动力学模拟及量子化学计算的方法建立尾矿制备堇青石基微晶玻璃晶体结构分子动力学模型，解析铁氧化物对微晶玻璃晶体结构的影响，探明非化学计量组成的堇青石基微晶玻璃析晶过程控制机理，为尾矿微晶玻璃的制备和使用提供理论和实验研究基础。

随着我国工业化进程加快，尾矿的大量排放和堆积所造成的环境污染和资源浪费问题已经引起越来越多的关注。铁尾矿和菱镁石尾矿的主要成分为硅、镁、铝等的氧化物，这些成分经过适当的配方调整可以作为制备微晶玻璃的主要原料。.　微晶玻璃是将特定组成的基础玻璃通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶材料。它具有机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高等特点，可作为功能材料和结构材料广泛应用于多个领域。.　结合辽南地区拥有丰富的镁矿和铁矿资源的特点，本着环保和资源综合利用的原则，进行了以铁尾矿和菱镁石尾矿为主要原料制备堇青石基微晶玻璃的研究。采用理论和实验相结合的方法，系统地研究了基础玻璃的组成和配料选择、热处理制度制定对微晶玻璃显微结构的影响。结果示出：.　应用鞍山型高硅铁尾矿和菱镁石尾矿制备堇青石微晶玻璃是可行的，尾矿的利用率达到了70%以上；.　堇青石基微晶玻璃析晶温度范围窄，适当的调整各成分含量有助于生成堇青石微晶相；.　热处理制度对微晶玻璃的形成的有重要影响，通过多次试验确定了最佳的热处理制度。