摘要
白云鄂博矿在选矿、冶炼、精炼等钢铁、稀土产品生产过程中，产生了大量的尾矿、粉尘、炉渣等多种固体废弃物。这些固废占用大量土地并对周围环境造成了污染。随着工业技术的进步和对白云鄂博铁矿的限制性使用，包钢高炉渣中有害元素的成分大幅降低，白云鄂博萤石尾矿中钍含量变低（0.043%），因此，利用白云鄂博萤石尾矿、高炉渣等选冶固废制备微晶玻璃建筑装饰新材料有利于实现选冶固废资源化利用和改善生态环境的双重目标。 本文以白云鄂博萤石尾矿、包钢高炉渣、石英砂和硼砂为原料，采用烧结法制备建筑装饰微晶玻璃，依据MgO含量为10%的SiO2-Al2O3-CaO三元系相图，在辉石区域选择基础玻璃组成点，通过改变萤石尾矿和高炉渣的配比为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3，并采用石英砂进行调质，得到5种基础玻璃配方，以微晶玻璃抗折强度为主要的检测指标，通过设计正交试验优化（即：萤石尾矿和高炉渣配比为5:5）试样的热处理制度，得到微晶玻璃抗折强度的主次影响因素为：原料粒度、烧结温度、制样压强、烧结时间；最优制备工艺条件为烧结温度975℃、烧结时间0.5h、制样压强6MPa、原料粒度过200网目筛。在上述的正交试验结果基础上，通过提高烧结温度和减少烧结时间两个系列单因素试验，得到最优热处理制度为：①烧结温度950~1050℃、烧结时间30min，基础玻璃粒度过200网目筛，制样压强6MPa，抗折强度达到95.14~104.76MPa；②烧结温度950℃，烧结时间10~30min，基础玻璃粒度过200网目筛，制样压强6MPa，抗折强度为96.62~103.23MPa。 利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等检测分析手段，对热处理后的试样进行析晶矿物组成和显微结构分析，萤石尾矿和高炉渣固废在原料中比例为58.8%，微晶玻璃主晶相为透辉石，晶粒形貌比较规整，呈树枝状，晶粒约1~2μm，分布也较为均匀；所制备微晶玻璃试样的放射性达到《建筑材料放射性核素限量GB6566-2010》中的B类装饰装修材料放射性限制标准。 在“29.4wt%萤石尾矿+29.4wt%高炉渣+32.1wt%石英砂+9.1wt%硼砂”基础玻璃配方C的最优热处理制度下，对其他4种配方：A（15.9wt%萤石尾矿+37.1wt%高炉渣+37.9wt%石英砂+9.1wt%硼砂）、B（22.3wt%萤石尾矿+33.4wt%高炉渣+35.2wt%石英砂+9.1wt%硼砂）、D（37.3wt%萤石尾矿+24.8wt%高炉渣+28.8wt%石英砂+9.1wt%硼砂）、E（46.1wt%萤石尾矿+19.8wt%高炉渣+25.0wt%石英砂+9.1wt%硼砂）进行热处理，发现这5种配方得到的微晶玻璃试样抗折强度优良，在63.29~104.76MPa之间，均优于传统建筑装饰材料，其他大部分性能指标也优于传统建筑装饰材料。 研究结果为白云鄂博萤石尾矿和包钢高炉渣两种固废资源的循环利用提供了一种可行的方案，拓宽了工业固废的利用途径，符合社会经济可持续发展理念，对于推进工业固废的综合利用具有重要意义。
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