粉煤灰微晶玻璃的制備及應(yīng)用

【中玻網(wǎng)】微晶玻璃是一類含有大量微晶相及玻璃相的多晶固體材料，是特定組成的基礎(chǔ)玻璃在熱處理過程中控制晶化而制得的。微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又有陶瓷的多晶特性，集合了陶瓷與玻璃的特點(diǎn)，是一類獨(dú)特的新型材料。與同類型的玻璃和陶瓷相比，微晶玻璃具有許多優(yōu)異的性能，如熱膨脹系數(shù)可調(diào)范圍大、機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、熱穩(wěn)定性能和化學(xué)穩(wěn)定性能好、軟化溫度高等。傳統(tǒng)的微晶玻璃主要由天然礦物原料制備，成本較高，因此利用工業(yè)固體廢棄物，特別是硅酸鹽固體廢棄物制備微晶玻璃越來越受到人們的關(guān)注。
　　
　　微晶玻璃的制備方法主要?dú)w結(jié)起來有熔融法、燒結(jié)法和溶膠-凝膠法三類，其中利用粉煤灰制備微晶玻璃主要采用熔融法和燒結(jié)法。溶膠-凝膠法主要用于功能材料、非線性光學(xué)材料等領(lǐng)域應(yīng)用的微晶玻璃的制備，以嚴(yán)格控制其成分及各組分的均勻性，不適用于粉煤灰微晶玻璃的制備。
　　
　　1熔融法
　　
　　熔融法制備粉煤灰微晶玻璃的工藝過程為:將粉煤灰、輔料與適量晶核劑充分混勻，然后在高溫下熔融，澄清、均化后將玻璃熔體成型，經(jīng)退火后在一定溫度下核化和晶化，獲得微晶玻璃。核化與晶化是微晶玻璃制備的關(guān)鍵，熱處理過程中，一般先形核然后發(fā)生晶體長(zhǎng)大;但是對(duì)于特定的微晶玻璃體系，也可在一定溫度下同時(shí)發(fā)生核化和晶化過程。熔融法的玻璃熔體成型可沿用傳統(tǒng)玻璃生產(chǎn)工藝，如壓延、壓制、吹制、拉制、澆注等，容易獲得各類異型制品，且成品率高、質(zhì)量穩(wěn)定、無氣孔等缺點(diǎn)，適合自動(dòng)化的生產(chǎn)。但其玻璃熔制溫度高、能耗大且熱處理制度難以有效控制。
　　
　　2燒結(jié)法
　　
　　燒結(jié)法是陶瓷材料的主要制備工藝，近些年在微晶玻璃的制備中逐漸引起了研究人員的非常大關(guān)注，是具有較多優(yōu)點(diǎn)的制備方法，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系結(jié)合了玻璃、陶瓷和天然石材加工工藝。燒結(jié)法制備粉煤灰微晶玻璃的一般工藝流程如下圖所示。熱處理過程中，玻璃顆粒存在燒結(jié)和析晶兩個(gè)趨勢(shì)，一般是先產(chǎn)生液相發(fā)生燒結(jié)行為，然后從界面開始析晶直至整體析晶，從而獲得微晶玻璃。燒結(jié)法可以通過界面和表面形核、晶化形成微晶玻璃，因此不用添加晶核劑，原料成本降低;其次，燒結(jié)法對(duì)玻璃熔體的均勻度要求較低，故所需熔制溫度降低、熔制時(shí)間縮短，能耗降低；第三，其晶相和玻璃相的調(diào)控比較容易控制。但是，燒結(jié)法很難制備異型制品且不可避免的會(huì)存在氣孔，常用于建筑微晶玻璃板材的生產(chǎn)。
　　　　
　　應(yīng)用
　　
　　粉煤灰微晶玻璃廣泛用于建材領(lǐng)域，是新型的高等綠色建材。與大理石、花崗石等天然石材相比，微晶玻璃具有更高的機(jī)械強(qiáng)度、更好的耐腐蝕性能、優(yōu)異的耐候性、柔軟的色澤及清晰的紋理結(jié)構(gòu)，裝飾效果與實(shí)用功能并重，被認(rèn)為是天然石材的理想替代品。微晶玻璃可用于大型公用建筑的內(nèi)外墻貼面、屋頂墻面裝飾，不退色、耐腐蝕、不吸水，較具裝飾效果；用作建筑地板磚，具有美觀耐磨的功能。除此之外，還可用作廚衛(wèi)臺(tái)面板、大廳柜臺(tái)面等。普通的微晶玻璃密度非常大且價(jià)格昂貴，因而粉煤灰微晶玻璃在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用受到了非常大的關(guān)注。