钢渣制备陶瓷辊棒的性能及其粘度模型计算

　　钢渣陶瓷辊棒具有许多得天独厚的条件，因为钢渣含有的化学成分与陶瓷辊棒的基本组成非常接近，只要加入少量的添加剂，就可以制造出具有很高的机械强度，且耐酸碱、耐腐蚀的陶瓷辊棒。随着各学科的相互渗透和废渣陶瓷辊棒研究的不断深入，这使将材料设计和模型分析的方法引入到钢渣陶瓷辊棒的生产成为可能。充分发挥环境学作为交叉学科的优势，紧密结合材料学、计算机学、建筑学等是解决和攻克目前固废处理领域重大问题的关键。

　　废渣陶瓷辊棒和粘度模型的研究进展，并详细阐述了所用Sergei粘度模型的估算机理；研究中依据所设计钢渣陶瓷辊棒的化学组成，采用烧结法成功制备了目标晶相为透辉石和斜辉石的陶瓷辊棒；研究发现热处理制度对陶瓷辊棒的析晶和性能具有显著的影响，所设计的陶瓷辊棒合适的核化温度为770℃，核化时间是1h，烧结温度为930℃，烧结时间为2h；在最佳热处理条件下制得的陶瓷辊棒试样所析出的晶体形状主要为枝杈状和颗粒状，试样的抗压强度达到530Mpa，并具有优良的耐腐蚀性能，能够胜任建筑用材料的要求。优化了模型中有关FeO的模型参数，并校验了模型预测CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO体系及其子体系熔体粘度的准确性；校验结果认为该粘度模型能够以较少的参数准确预测CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO体系熔体的粘度，可以用于含FeO类废渣制备陶瓷辊棒的高温粘度和熔制温度的研究中；结合粘度模型估算陶瓷辊棒某一组分含量发生改变时所引起的粘度变化，结果发现在同一变温区域内，Al2O3和SiO2含量的增加会增加粘度，MgO含量的增加能够降低粘度，而且SiO2和MgO对粘度的影响明显强于Al2O3。在本实验中设计的陶瓷辊棒化学组成，粘度估算结果显示其熔制温度在1400℃到1450℃之间。

　　将少量飞灰作为晶核剂引入到陶瓷辊棒中，探讨了飞灰掺入量对陶瓷辊棒析晶和性能的影响，研究发现在较低的掺入量下（如3wt%和6wt%），飞灰的掺入不会对陶瓷辊棒的抗压强度和耐腐蚀性产生显著的影响；结合Sergei粘度模型研究掺入飞灰对陶瓷辊棒的高温粘度的影响，发现飞灰的掺入对母相陶瓷辊棒粘度与温度之间的线性关系没有显著的影响，但是相同温度下飞灰的掺入能够降低熔体的粘度；研究认为可以将少量飞灰（如3wt%-6wt%）作为晶核剂引入到陶瓷辊棒中，不仅能够降低母相陶瓷辊棒的熔制温度，还能够解决飞灰中重金属元素的固化问题，具有节能增效和环境保护的双重优势。

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