微晶玻璃组成对性能的影响

表6.4为不同成分下微晶玻璃性能的比较。由表6.4可见，1号、4号、5号、7号试样表观体积密度较大，而显微硬度变化明显。其中，5号试样的表观体积密度和显微硬度最大，分别为3.22 g／cm3和919 HV；而1号试样显微硬度最小，其值为660 HV；7号试样由于变形严重，无法测定其显微硬度。

表6.4　不同成分下微晶玻璃性能比较

在不同配入量条件下制备的微晶玻璃试样均具有很好的耐碱性，而耐酸性则受成分影响较大。2号、3号、6号、8号、9号试样耐酸性较好，1号、4号试样耐酸性最差。前者铁尾矿配入量较高，而后者硼泥的配入量较高。可见，加入高配入量的铁尾矿有利于增强微晶玻璃的耐酸性，而加入高配入量的硼泥对微晶玻璃的耐酸性不利。

化学侵蚀涉及H＋和晶相及玻璃中的可移动的金属离子（Ca2＋和Mg2＋）与Fe2＋离子及Fe3＋离子之间的离子交换，晶体中的Ca2＋离子、Mg2＋离子、Fe2＋离子和Fe3＋离子与玻璃相中金属离子相比，具有较大的反应能力，从而更易受化学侵蚀。另外，在酸性溶液中，侵蚀过程首先是氢离子对晶相中碱金属离子的置换，其次是对碱土金属离子的置换，反应的速率将由晶相中碱金属及碱土金属离子和H＋离子的扩散速率所控制，并且主要由金属离子在晶相中的化学活泼性所控制。所以，从本研究的微晶玻璃显微结构、析晶相和析晶量来看，硼泥含量使玻璃的析晶量增大，晶体尺寸增大。因此，当微晶玻璃受到硫酸侵蚀时，腐蚀最初是发生在晶相上，由于晶体尺寸和析晶量增大，相应地增大了侵蚀剂的接触面积，使微晶玻璃耐酸性减弱。(www.xing528.com)

通常硅酸盐玻璃很容易被碱溶液侵蚀，由于OH－的作用，玻璃表面的≡Si－OH解离为≡SiO－和H＋。在微晶玻璃中含量大的Ca2＋和Mg2＋与解离出来的≡SiO－结合，生成了溶解度很低的硅酸钙和硅酸镁，形成一层致密的保护膜覆盖在玻璃表面，阻止OH－进一步作用，从而显示了微晶玻璃良好的耐碱性。此外，微晶玻璃的耐碱性还取决于其组成中晶相的抗侵蚀能力。在冶金尾矿废渣微晶玻璃中，钙铁辉石晶体具有很高的抗酸碱侵蚀的能力。因此，本研究的微晶玻璃具有较高的耐腐蚀性。

通过系统研究配入量制度对微晶玻璃微观结构和性能的影响规律发现，本实验条件下，铁尾矿、粉煤灰和硼泥配入量为4∶2∶4、3∶3∶4和3∶4∶3时，可获得性能优良的微晶玻璃。图6.12为优化设计出的原料配入量，其成分范围为：w（SiO2）＝54%～57%，w（CaO）＝5%～9%，w（Al2O3）＝4%～8%，w（MgO）＝14%～20%，w（Fe2O3）＝10%。

图6.12　微晶玻璃优化设计