金矿尾砂微晶玻璃的制备及性能研究

摘要

金矿尾砂一种固体废弃物，是黄金矿山提取黄金过程中所产生的。由于金矿石的金品位一般较低，在提炼黄金过程中，产生尾砂的量与入选矿石的量基本相同。因此，黄金矿山在生产过程中，产生了大量的金矿尾砂，而金矿尾砂的大量堆积不仅造成矿产资源的严重浪费，同时污染环境，给当地人们的生存环境带来了严重的威胁。微晶玻璃是在特定组成的基础玻璃中加入晶核剂，经过热处理控制基础玻璃微晶化而制得的一种含有大量微晶相及玻璃相均匀分布的多晶复合固体材料。而金矿尾砂中含有大量的SiO2、Al2O3、CaO等成分是制备微晶玻璃的主要成分，所以开发利用金矿尾砂制备微晶玻璃是一项有效的、环境友好型的途径，是黄金企业实现可持续发展道路的重要途径，具有较大的经济效益和环境效益。
　　本文以陕西汉阴金矿尾砂为主要原料，方解石、硼砂、ZnO、Cr2O3、Sb2O3等为辅助原料，分别采用熔融法和烧结法制备CaO-Al2O3-SiO2系金矿尾砂微晶玻璃，分别研究了金矿尾砂含量及热处理温度对金矿尾砂微晶玻璃结构及性能的影响。通过TG-DSC、XRD、SEM等分析手段对所得金矿尾砂微晶玻璃的热性能、物相组成及微观结构进行表征;采用DLL-402C型膨胀测试仪、PT-1036PC型抗折抗压仪、阿基米德法，分别测定金矿尾砂微晶玻璃的抗折强度、热膨胀系数、体积密度等性能。
　　研究结果表明:(1)利用陕西汉阴金矿尾砂为主要原料，添加其它所需原料，分别采用熔融法和烧结法制备了CaO-Al2O3-SiO2系金矿尾砂微晶玻璃，确定金矿尾砂微晶玻璃较佳的配方组成为(mass％):65％金矿尾砂、25％方解石、4.7％硼砂、1.7％ZnO、1.3％Cr2O3、1.3％Na2SiF6、1.0％Sb2O3。(2)熔融法制得金矿尾砂微晶玻璃的主晶相为普通辉石、透辉石(CaMgSi2O6)及透辉石固熔体，次晶相为硅灰石(CaSiO3)和铁钾硅酸盐(KFeSi2O6);烧结法制得微晶玻璃的主晶相为透辉石(CaMgSi2O3)和钙长石(CaAl2Si2O8)，当烧结温度为850℃～1000℃时，制得微晶玻璃样品中透辉石的量随着烧结温度的提高不断增加，而钙长石不断减少，表明烧结温度升高时，有利于透辉石相的生成。(3)金矿尾砂含量为65％的玻璃样品，在820℃保温2h核化处理，然后在950℃保温3h晶化处理，制得微晶玻璃的晶体分布均匀、结晶度较高，致密性较好;烧结法制备金矿尾砂微晶玻璃，在950℃下保温3h烧结处理，获得微晶玻璃的微观结构较佳。
　　(4)熔融法在820℃保温2h对玻璃样品进行核化处理，950℃保温3h对玻璃样品进行晶化处理，制得金矿尾砂微晶玻璃的性能较佳，其热膨胀系数为68.7×10-7/℃，抗折强度为122MPa，体积密度为2.836g/cm3;烧结法在950℃下保温3h对玻璃坯体进行烧结处理，获得性能较佳的金矿尾砂微晶玻璃，其抗折强度为166MPa，热膨胀系数为65.4×10-7/℃，体积密度为2.626g/cm3。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 金矿尾砂资源概况

1．2．1 金矿尾砂资源的现状

1．2．2 金矿尾砂的危害

1．2．3 金矿尾砂回收利用状况

1．3 矿渣微晶玻璃的国内外研究现状

1．3．1 矿渣微晶玻璃国外研究现状

1．3．2 矿渣微晶玻璃国内研究现状

1．4 微晶玻璃的概述

1．4．1 微晶玻璃及其应用

1．4．2 微晶玻璃的制备技术

1．5 研究内容及意义

2 实验

2．1 实验原料

2．1．1 金矿尾砂

2．1．2 其它原料

2．2 实验仪器与设备

2．3 测试仪器与设备

2．4 实验工艺流程

2．5 金矿尾砂微晶玻璃组成及配方设计

2．5．1 金矿尾砂微晶玻璃组成设计

2．5．2 金矿尾砂微晶玻璃配方设计

2．6 熔融法制备金矿尾砂微晶玻璃

2．7 烧结法制备金矿尾砂微晶玻璃

2．8 结构表征及性能测试

2．8．1 结构表征

2．8．2 性能测试

3 结果与讨论

3．1 差热分析

3．2 熔融法制备金矿尾砂微晶玻璃

3．2．1 XRD分析

3．2．2 SEM分析

3．2．3 金矿尾砂和热处理温度对样品抗折强度的影响

3．2．4 金矿尾砂和热处理温度对样品热膨胀系数的影响

3．2．5 金矿尾砂和热处理温度对样品密度的影响

3．3 烧结法制备金矿尾砂微晶玻璃

3．3．1 XRD分析

3．3．2 SEM分析

3．3．3 烧结制度对样品抗折强度的影响

3．3．4 烧结制度对样品热膨胀系数的影响

3．3．5 烧结制度对样品密度的影响

4 结论

致谢

参考文献

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