利用锂辉石尾矿研制低膨胀微晶玻璃
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锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的制备与研究
锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的制备与研究随着社会迅速发展，锂辉石(Li2O2)作为一种新型的复相微晶玻璃材料，具有良好的热稳定性和抗腐蚀性，并同时具有较高的硬度和耐磨性，可以满足现代工业应用的各种要求。
本研究以锂辉石透辉石复相微晶玻璃为研究对象，旨在探索其结构、性能及其制备工艺。
锂辉石透辉石复相微晶玻璃的组成主要包括锂辉石（Li2O2）、碳酸钙（CaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）和氯化钠（NaCl）。
在制备锂辉石透辉石复相微晶玻璃时，首先将上述原料粉末分别经过筛选，筛选后的粉末材料将经过研磨调整其粒度。
然后将上述研磨后的原料粉末加入水中，加热溶解，再进行离心筛分，得到粒径为1~3mm的无定形熔体，以此来控制熔体的成分和粒度。
最后，将得到的熔体放入已预先温热的熔融模具中，模具内的熔体在模具内进行熔融固化，当熔体固化后即可得到锂辉石透辉石复相微晶玻璃。
锂辉石透辉石复相微晶玻璃的性能研究主要包括对其熔点、热稳定性和抗腐蚀性的研究，以及其硬度和耐磨性的研究。
根据实验结果显示，锂辉石透辉石复相微晶玻璃的熔点为1700℃，抗腐蚀性强，具有较高的热稳定性；在加工过程中其硬度能达到9.0～9.5，表面耐磨性能优良，具有良好的外观和性能。
在应用锂辉石透辉石复相微晶玻璃的制备和研究方面，由于其具有优异的热稳定性和抗腐蚀性，可以用于高温环境中的工业组件；其高硬度和耐磨性可以用于冶金、航空航天、汽车，电子行业等。
此外，锂辉石透辉石复相微晶玻璃还可以应用于制作表盘，时尚装饰品等。
综上所述，锂辉石透辉石复相微晶玻璃具有优良的热稳定性、抗腐蚀性、硬度和耐磨性，在制备工艺上也比较简单。
因此，锂辉石透辉石复相微晶玻璃有望在高温环境中的工业应用、冶金、航空航天、汽车、电子行业以及制作表盘、时尚装饰品等方面发挥其优良的性能特点，成为一种新型优良的玻璃材料。
研究表明，锂辉石透辉石复相微晶玻璃具有良好的热稳定性、抗腐蚀性、硬度和耐磨性，它可以满足当今工业的维护及运行的要求。
锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的制备与研究
锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的制备与研究随着人类社会的发展及高科技产业的兴盛，对于高性能材料的要求越来越高，其中一种称之为“锂辉石透辉石复相微晶玻璃”的材料则是最近几年研究的热点，由于它获得的研究结果越来越好，成为高质量的材料，可以用于满足高性能材料的需求。
本文将介绍锂辉石透辉石复相微晶玻璃的组成特性，制备方法及研究结果，以期更好地使用该材料并让技术取得更大的进步。
锂辉石透辉石复相微晶玻璃是一种由纯锂辉石（Li2O）和透辉石（Na2O）配制而成的铝硅系酸性微晶玻璃。
它的组成比例是2：1，主要成分是硅酸盐，经过特殊处理保证它具有良好的高温热稳定性和机械强度，能在高温环境中受拉压及温度负荷时稳定地工作，具有抗蚀性和耐热性能良好。
锂辉石透辉石复相微晶玻璃的制备主要分为两步：第一步是混合固相法中将两种微晶材料混合物制备出比例为2：1的锂辉石透辉石颗粒；第二步则是用斜角转窑将颗粒转制成一定的形状。
在这两步中，室温制备程序不断进行，目的是使其均一结晶化而达到最终的技术效果要求。
近期的研究表明，锂辉石透辉石复相微晶玻璃具有较高的热稳定性以及强大的抗腐蚀能力，可以在极端的温度环境下应对高温及负荷。
此外，它还具有良好的机械性能，可以满足工程领域应用的要求。
另外，由于锂辉石透辉石复相微晶玻璃易于回火，其回火后的热稳定性也得到了一定的提升，这为高温及长期使用的设备提供了更高的保护作用。
总之，锂辉石透辉石复相微晶玻璃的制备与研究对于提高高温运行的设备的热稳定性以及耐蚀性有着重要的意义。
它的制备方法可以满足不同工程下的要求，可以有效地提升材料性能，为工程领域的地下工程提供更良好的材料。
综上，锂辉石透辉石复相微晶玻璃是一种高效、可靠的材料，其独特的组分结构及制备方法使其具有优异的性能，可以满足工程领域的高要求。
本文讨论了锂辉石透辉石复相微晶玻璃的组成特性、制备方法及研究结果，以期使得该材料更好地应用于工程领域，并促进技术的进步。
利用尾矿砂制作微晶玻璃已成为业界亮点
实现同一功能的工程方案比选时，除考虑技术可行 性、安全性之外，应重点进行经济分析，在综合考虑 技术和经济的基础上，选择最优方案。
争取做到在 投资最少的情况下，实现必要的设计功能，避免片面 强调技术新颖，禁止无依据放大设计安全系数。
把 握和平衡技术与经济的对立关系，力争在经济合理 的前提下实现技术先进和安全，在技术先进、安全的基础上实现经济合理。
(3) 建立项目法人责任制。
投资控制应首先明 确责任主体、责任范围、目标和权益、风险承担方式， 因此应推行建设项目法人责任制。
由项目法人承担 投资风险，并对建筑工程的投资控制全面负责，对尽 职尽责的法人给予适当奖励，对玩忽职守的法人给 予相应的惩罚。
业主单位对建筑工程投资控制充分 重视后，才能有效督促设计单位实现对投资的有效 控制。
(4)引入竞争机制，建立有效的奖励制度。
严 格设计阶段招投标制度，建立公平、公正、公开的设 计市场，实现各设计单位的公平竞争，择优选择综合实力强、投资控制严格、设计水平高的设计单位，才 能保证建筑工程设计的水平与质量，并实现工程投 资的有效控制。
通过招投标选择有实力的设计单 位，可以保证工程设计先进性、安全性与实用性，避 免设计失误导致的重大设计变更，同时能保证编制 的概预算合理、准确，并能将投资控制在合理范围 内。
考核设计中在各专业完成任务的质量和投资控 制的基础上，建立、健全投资控制奖励制度。
对采用 新材料、新技术完成设计任务并节约成本的人员给予物质奖励。
(5) 严格执行设计标准。
设计标准是工程建设 重要的技术规范，是建筑工程设计的重要依据，并能 有效提高建筑工程设计阶段投资控制水平。
严格执 行设计标准，可以有效控制建筑工程的建设规模、设计标准，保证建筑工程的先进性、安全性、实用性和 预期使用功能，并能有效控制工程投资。
(6)推行限额设计。
限额设计就是按批准的投 资估算控制初步设计，按批准的初步设计总概算控 制施工图设计。
将上阶段设计审定的投资额和工程 量先行分解到各专业，然后再分解到各单位工程和 分布工程[5]。
锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的制备与研究
锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的制备与研究锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的制备与研究
锂辉石—透辉石复相微晶玻璃是一种特殊的无机非晶体，广泛应用于
电子、光学、传感等领域。
本文将从制备和研究两个方面详细阐述这
种微晶玻璃。
一、制备
1. 材料准备：锂辉石、透辉石等无机物质，以及适量的助熔剂（例如
碳酸钠、硼酸等）。
2. 均匀混合：将以上材料按一定比例均匀混合，并进行粉碎。
3. 熔融：将混合材料放入高温熔炉中，以一定的温度和时间进行熔融。
4. 冷却：将熔融状态下的混合物迅速冷却，形成非晶体。
5. 退火：将非晶体高温退火，使其转变为复相微晶玻璃。
二、研究
在制备的基础上，我们还需要对锂辉石—透辉石复相微晶玻璃进行研究，以深入了解它的特性和应用。
1. X射线衍射：通过X射线衍射能够确定微晶玻璃的晶体结构和成分。
2. 透射电子显微镜：透射电子显微镜可以观察微晶玻璃中的晶粒尺寸、形貌等微观结构特征。
3. 扫描电子显微镜：扫描电子显微镜可以观察微晶玻璃表面的形貌、
结构和成分。
4. 热分析：利用热分析仪器，可以测定微晶玻璃的热力学性质，如热容、热导率等。
通过以上研究手段，可以全面了解锂辉石—透辉石复相微晶玻璃的物理、化学和材料学特性，为其应用提供更加科学的依据。
综上所述，锂辉石—透辉石复相微晶玻璃是一种特殊的无机非晶体，
其制备和研究需要严谨的科学方法。
在未来的应用中，我们有理由相信，它将会发挥越来越大的作用。
利用锂辉石尾矿研制低膨胀微晶玻璃
与此类似，它是 K- 石英与 β- 锂辉石（Li2O3·Al2O3·4SiO2）形 成 的连续固溶体，晶格中也可以容纳大量离子半径相近的元 素[7- 8]。
在一定的组成范围内，成分相同的玻璃经过不同的热处 理制度所得到的微晶玻璃其晶相既可以是 β- 石英固溶体也 可以是 β- 锂辉石固溶体。β- 石英固溶体不是一个热力学 稳定的晶相，它有向 β- 锂辉石固溶体转变的趋势[4]。
除此之外其他许多半径相近的离子也可以较大的比例进入锂辉石固溶体的情况成分sio2al2o3caomgok2ona2oli2ofe2o3so3znobaotio2mnop2o5beo含量wt8251280780613324405101202200603301012016033温度及晶核剂浓度对晶相的影响fiphasechangelasglassfiemperaturesngtio2zro2crystalphas在一定的组成范围内成分相同的玻璃经过不同的热处理制度所得到的微晶玻璃其晶相既可以是石英固溶体也可以是石英固溶体不是一个热力学稳定的晶相它有向的情况下减少微裂纹的临界长度就成了增加其强度的唯一可行办法
20.0
15.0
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10 20 30 40 50 60 70 2- Theta(°
图 2 不透明样品的 X 射线衍射曲线 Fig.2 XDR of the opaque glass-ceramic
10 20 30 40 50 60 70 2- Theta(°
图 3 透明样品的 X 射线衍射曲线 Fig.3 XDR of the transparent glass-ceramic
从图 4[8]可看出，当温度升高时，β- 石英固溶体转变为 β- 锂辉石固溶体；在一定的温度区间内，仅延长保温时间也 能够使 β- 石英固溶体转变为 β- 锂辉石固溶体。为了更易 于得到透明的 β- 石英固溶体微晶玻璃，应联合使用 TiO2 和 ZrO2 这两种晶核剂。
低膨胀微晶玻璃面板生产技术年产210万片.doc
低膨胀微晶玻璃面板生产技术(年产210万片)简介一、项目背景：电磁炉、雅乐炉正逐渐被愈来愈多的家庭采用，目前购买者多数是科技人员、城市白领阶层等中高收入者。
电磁炉、雅乐炉的优势首先表现在它的热效率极高。
作为倡导“绿色厨房文化”的高科技产品，电磁炉的应用原理是电流通过线圈产生磁场，磁场内的磁力线通过含铁物质（铁锅、不锈钢锅、搪瓷锅等）的底部时，促使铁分子高速运动，产生无数小涡流，因此热效率高。
相比之下，传统炉具，如电热炉、石油气炉、煤气炉及电饭锅的加热原理是先烧红器皿底部直接加热锅内食物，另有部分热耗用在燃烧空气，热效率只有50%，热能耗量大、煮食慢。
二是卫生、清洁，环保。
铁物质利用磁场感应加热，不释放任何物质，无火、无烟、无味，也不升高室温；而传统的煤炭、石油气、煤气燃烧时，因燃烧空气，以致室温不断上升，厨房油烟不断增多，同时会释放出一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有害物质影响人体健康。
使用环保电磁炉没有传统炉具诸多污染的问题，真正实现了清洁房间，保护环境。
第三个长处也是最大的优点，就是可以任意选择烹调所需的温度（恒温制）和将温度设定到某一挡。
厨师之所以能够烹出美味的佳肴，其重要原因是他们能够掌握火候。
电磁炉采用先进的科学方法研制出从0度到240度一系列的恒温装置，因此烹调时你可以选择所需的温度，十分方便，而且能使烹调出来的食物达到理想的色香味。
四是操作安全，适用广。
当磁场内的磁力线通过非金属物体时，不会产生涡流，故不会产生热力。
炉面和人都是非金属物体，本身不会发热，因此没有被电磁炉烧伤的危险，更不怕风吹，不会爆炸或引致气体中毒。
电磁炉、雅乐炉面板是用低膨胀的微晶玻璃材料做成的，随着电磁炉、雅乐炉的普及，微晶玻璃的用量也会越来越大。
二．产品简介微晶玻璃是由玻璃在加热过程中控制晶化而获得的含有残余玻璃相的多晶固体材料，玻璃中析出的晶相的种类和显微结构决定最终材料的性能。
由于玻璃组成可以在很大范围内调整，析出的晶相细小而分布均匀，因而微晶玻璃材料具有许多其它材料无法取代的优越性能。
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占 95%，晶粒尺寸为 30nm；白色不透明样品 β- 锂辉石占
90%，尖晶橄榄石占 5%，晶粒尺寸为 45nm。这两个样品的 X
射线衍射曲线如图 2、图 3 所示。
2.4.2 抗折强度
用三点弯曲法测定材料的抗折强度，试样尺寸为 5×5×
40mm ，跨距 28mm，加载速度 9.8±0.1N/S，抗折强度按下面
白色样品 β- 锂辉石占 90%，尖晶橄榄石占 5%，晶粒尺 寸为 45nm，热膨胀系数 α=12×10-7/℃，抗弯强度 140Mpa。
参考文献
1 Stookey S. D. and Maurer R. D. Progress in ceramics science. Oxford:. Pergamon Press, 1962
3 结果与讨论
由于玻璃中尾矿的比例高达 80%，所以就带入了一些使 用常规原料时所不会引入的元素，如 Fe、Ca、Mn、P、Be、Nb、Ta 等。这些元素的引入明显降低了玻璃的熔化温度，但并没有使 样品的晶相含量下降，同时热膨胀系数也较小。这是因为 Li2O- Al2O3- SiO2 系统微晶玻璃的晶相是组成范围相当宽的 β- 石英固溶体或 β- 锂辉石固溶体。β- 石英固溶体是 β锂霞石(Li2O3·Al2O3·2SiO2)与 β- 石英形成的连续固溶体，属 六方晶系，具有填充型高温石英结构，石英中大量的 Si4+ 能够 被 Al3+ 所取代，而 Li+ 则填充在结构的空穴中使整体结构保持 电中性。除此之外，其他许多半径相近的离子也可以较大的比 例进入 β- 石英固溶体的晶格中。β- 锂辉石固溶体的情况
700℃，保持 1.5 小时,使玻璃成核,然后再以 100℃/ 小时的速
度升温到 810℃，保持 1.5 小时进行晶化，晶化结束后以
120℃/ 小时的速度降至室温。
2.3.2 白色不透明样品的制备
白色不透明微晶玻璃的主晶相是 β- 锂辉石固溶体，应
在较高的温度下晶化。玻璃样品在退火炉中完成退火后直接
2.3.1 透明样品的制备
一般来说微晶玻璃适宜的核化粘度在 1010~1011 帕秒之
间，相应的温度大约在玻璃的转变温度 Tg 点以上 50℃或膨胀 仪软化点 Tf 以下 10℃。晶化温度在核化温度之上 50~ 200℃。
透明微晶玻璃的晶相是 β- 石英固溶体，应在较低的温
度下晶化。玻璃样品在退火炉中完成退火后直接升温到
2009 年第 3 期
中国陶瓷工业
4
ANALYSIS OF FACTORS AFFECTING FORMING PROPERTIES OF WET ROLL-FORMING CLAY
抗折强度
σ=
3×83.3×28 2×5×5
＝140（Mpa）
2.4.3 热膨胀系数
将微晶玻璃样品研磨成直径为 5mm，长度为 50mm 的小
圆棒，在卧式膨胀仪上测定膨胀系数，测试范围为 0~400℃。
结果为：透明微晶玻璃膨胀系数 α=7×10-7/℃；不透明微晶玻
璃膨胀系数 α=12×10-7/℃。
7
中国瓷工业
2009 年第 3 期
图 4 锂铝硅玻璃加热时的相变 Fig.4 The phase change of LAS-glass
in heating
图 5 温度及晶核剂浓度对晶相的影响 Fig.5 The effect of temperatures and rate of
TiO2/ZrO2 on crystal phase
2 夏海平,张践立.彩色透明微晶玻璃的吸收光谱,光学学报,2002,7 3 曹志峰.特种光学玻璃.兵器工业出版社,1983 4 Beall G. H. Design and properties of glass ceramics. Annu. Rev. Mater.
Sci., 1992, 22 5 张大海,黎 义.高温天线罩材料研究进展.宇航材料工艺, 2001,6 6 陈建华.锂铝硅透明微晶玻璃发朦现象的研究.玻璃与搪瓷,1998, 23 7 任允芙主编.冶金工艺矿物学.北京:冶金工业出版社,1996 8 西北轻工业学院编.玻璃工艺学.北京:北京轻工业出版社,1987 （下转第 4 页）
以新疆可可托海锂辉石矿尾矿为主要原料可以制作出低 膨胀微晶玻璃。尾矿在玻璃中的比例最大可以达到 80%。玻璃 的熔化温度由通常情况下的 1620℃以上，降低为 1580℃。这 将会节省燃料消耗，延长窑炉使用寿命。
透明样品的主晶相为 β- 石英固溶体，晶相含量 95%，晶 粒 尺 寸 为 30nm， 热 膨 胀 系 数 α=7 ×10-7/℃ ， 抗 弯 强 度 120Mpa。
与此类似，它是 K- 石英与 β- 锂辉石（Li2O3·Al2O3·4SiO2）形 成 的连续固溶体，晶格中也可以容纳大量离子半径相近的元 素[7- 8]。
在一定的组成范围内，成分相同的玻璃经过不同的热处 理制度所得到的微晶玻璃其晶相既可以是 β- 石英固溶体也 可以是 β- 锂辉石固溶体。β- 石英固溶体不是一个热力学 稳定的晶相，它有向 β- 锂辉石固溶体转变的趋势[4]。
2 实验研究
矿尾矿为研究对象。之所以这样选择是因为其化学组成（如表 1 所示）在所有种类的尾矿中与低膨胀微晶玻璃是最接近的， 可引入的比例是最高的。除尾矿及石英砂外其余原料为化工 原料。 2.2 原始玻璃的制备
将尾矿破碎后全部通过 80 目筛，在 105℃下烘干 6 小 时。称取尾矿 400g，三氧化二铝 48.5g，碳酸锂 48g，氧化锌 5g，碳酸钡 10g，硼酸 4g，二氧化钛 10g，二氧化锆 10g，三氧化 二锑 2g。将原料充分混合均匀。将 300 毫升刚玉坩埚置于硅 钼棒电炉内，以 200℃/ 小时的速度升至 1580℃，然后将玻璃 配合料分三次加入坩埚内，在 1580℃下保持 6 小时。玻璃熔 化结束后在模具中浇注成 2 块 60×60×10mm 的样品。待样 品冷却至适宜黏度时迅速移入 650℃的硅碳棒炉中进行退 火，退火时间为 1 小时。 2.3 微晶化热处理
成分
SiO2 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O Li2O Fe2O3 SO3 ZnO BaO TiO2 MnO P2O5 BeO
含量 wt% 82.5 12.8 0.78 0.6 1.33 2.44 0.51 0.12 0.22 0.06 0.33 0.1 0.12 0.16 0.33
Intensity(CPS) Intensity(CPS)
摘 要 利用新疆可可托海锂辉石矿尾矿研制出了低膨胀微晶玻璃，用尾矿代替部分常规原料能够降低原料成本，降低熔化温 度，为尾矿综合利用开辟了新的途径。通过实验探讨了低膨胀微晶玻璃的成分、热处理制度与其性能之间的关系。
关键词 尾矿，低膨胀，微晶玻璃 中图分类号：TQ171.73 文献标识码：A
1引言
锂辉石尾矿是一种矿山废弃物，它侵占耕地、污染环境， 甚至有可能造成溃坝等危及生命财产的灾害事故。将它作为 生产低膨胀微晶玻璃的原料加以利用不仅可以减少其堆存 量，减轻尾矿对环境的危害，而且还能降低原料成本，降低玻 璃的熔化温度，减少能源消耗。
σ= 姨2Eγ/πC 其中，E 为弹性模量；γ 为断裂表面能；C 为微裂纹的临界长 度。在材料的弹性模量和断裂表面能已经由玻璃的成分确定
的情况下，减少微裂纹的临界长度就成了增加其强度的唯一 可行办法。残余玻璃中微裂纹的扩展路径受阻于晶相与玻璃 相的界面，因此晶粒尺寸越小则微裂纹的临界长度就越小。
4结论
在制备透明的 β- 石英固溶体微晶玻璃时，需要注意尽 量不要使晶粒长大，这不仅是为了使样品透明，更重要的是当 晶粒长大后样品的强度急剧下降。我们认为其主要原因是 β- 锂霞石沿两个不同晶轴方向上的热膨胀系数差异很大，c 轴方向上的热膨胀系数为 - 176×10-7/℃，而 a 轴方向上的热 膨胀系数为 +82×10-7/℃[8]。显然晶粒越大内应力也就越大。 另外晶粒尺寸还决定了材料微裂纹的临界长度，晶粒越细微 裂纹长度越小，强度也就越高。根据 Griffith 断裂强度公式：
从图 4[8]可看出，当温度升高时，β- 石英固溶体转变为 β- 锂辉石固溶体；在一定的温度区间内，仅延长保温时间也 能够使 β- 石英固溶体转变为 β- 锂辉石固溶体。为了更易 于得到透明的 β- 石英固溶体微晶玻璃，应联合使用 TiO2 和 ZrO2 这两种晶核剂。
图 5[8]相当全面地概括了晶核剂及温度对晶相的影响。因 此为了得到透明的 β- 石英固溶体微晶玻璃，我们使用了 TiO2 和 ZrO2 这两种晶核剂；晶化温度不超过 820℃，晶化时 间不超过 2 小时。当晶化温度超过 950℃时，得到了不透明的 β- 锂辉石固溶体微晶玻璃。
的公式计算：
σ=
3PL 2bh
式中：σ 为抗折强度 （MPa），P 为负载 (N)，L 为支点距离
(mm)，b 为断口处宽度(mm)，h 为断口处高度(mm)。
测试结果为，透明微晶玻璃：P=83.3N，L=28mm，b=5mm，
h=5mm
抗折强度
σ=
3×71.4×28 2×5×5
＝120（Mpa）
不透明微晶玻璃：P=83.3N，L=28mm，b=5mm，h=5mm
中国陶瓷工业 2009 年 6 月 第 16 卷第 3 期
CHINA CERAMIC INDUS TRY J un. 2009 Vol.16, No.3
文章编号：1006-2874（2009）03-0005-03
利用锂辉石尾矿研制低膨胀微晶玻璃
孙小卫 张民福 张辉旭 张金青 邱长青
（中国地质科学院尾矿利用技术中心，北京：100037）
时间
图 1 制作低膨胀微晶玻璃的温度制度示意图 Fig.1 Temperatures for preparation of the glass-ceramics
2009 年第 3 期