中國(guó)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(huì)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(huì)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(duì)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(wèn)題的出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)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(guó)家也開(kāi)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(chǎng)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(chǔ)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(chǔ)存物料的料庫(kù)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(guò)退火。經(jīng)過(guò)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(duì)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(duì)比較簡(jiǎn)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(wèn)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(guò)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(guò)顆粒生長(zhǎng)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(guò)程與燒結(jié)過(guò)程可以分開(kāi)進(jìn)行，也可合并作為一個(gè)過(guò)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(shì)是沒(méi)有高溫熔融過(guò)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(zhǎng)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(yè)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(wú)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(kāi)發(fā)，越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。
未來(lái)的主要研究方向應(yīng)著重于：(1)降低能耗如開(kāi)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(wú)添加劑純工業(yè)固廢微晶玻璃的制備；(3)評(píng)估工業(yè)固廢微晶玻璃產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用過(guò)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(kāi)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(duì)核心裝備設(shè)計(jì)和關(guān)鍵制造技術(shù)的研發(fā)。
資料來(lái)源：中國(guó)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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