采用红土矿和海砂矿制作的MgO- Al2O3- SiO2微晶玻璃的结构和性能

陈亚旭 高 宁 王 欣 郭艳玲 张捷宇

(1.省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海 200444； 2.上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室，上海 200444； 3.上海大学材料科学与工程学院，上海 200444)

随着我国工业的快速发展，镍的需求量迅速增加，冶炼镍矿排放的废渣量也迅速增加[1]。据统计，2018年镍铁渣的排放量接近1亿t，是继铁渣、钢渣、赤泥之后的第四大冶炼渣[2]。大量红土矿渣均是堆存处理，导致环境污染[3- 4]，只有少量被二次利用，主要用于制作水泥[5]、新墙体材料[6]、矿物聚合材料[7]、微晶玻璃[8]等高附加值产品，其中微晶玻璃的附加值最高。Zhou等[9]以富铁镍渣为原料，在700～800 ℃热处理，获得了以辉石为主晶相的微晶玻璃；马明生等[10]采用熔融法，以镍渣为主要原料并加入质量分数为2%的Cr2O3形核剂，成功制备了建筑用CaO- MgO- Al2O3- SiO2微晶玻璃。

采用传统的熔融法制备微晶玻璃的步骤为：原料融化并淬火，使玻璃基体均匀；然后二次加热实现形核与晶化[11]。与熔融法不同，Petrurgic法[12]是控制热熔渣在缓慢冷却过程中析晶，由于形核和晶化均发生在冷却过程，基础玻璃不需进行二次热处理，因此能耗比熔融法小。Chen等[13]以高炉渣为原料，采用Petrurgic法成功制备了抗压强度超过100 MPa的微晶玻璃。

本文以红土矿为原料加入配比合理的海砂矿，通过高温还原制备Ni-Fe合金，然后采用Petrurgic法将液态熔渣制成MgO- Al2O3- SiO2微晶玻璃。采用源于海砂矿中的TiO2作形核剂，研究了TiO2含量对MgO- Al2O3- SiO2微晶玻璃主晶相、微观结构和性能的影响。

1 试验材料与方法

1.1 试样制备

试验用红土矿和海砂矿均为印尼矿，其化学成分如表1所示。……