工業(yè)固體廢物制備微晶玻璃研究進(jìn)展

楊煥銀　郭紅力

摘? 要：工業(yè)的快速發(fā)展帶來了諸多的環(huán)境問題，尤其是“三廢”之一的工業(yè)固體廢棄物的大量排放，給人類的健康造成極大的傷害。如何開發(fā)利用工業(yè)二次資源，變廢為寶，最大限度地使廢棄資源得到有效利用，在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)方面都具有高度的價(jià)值。隨著微晶玻璃工藝的發(fā)展，幾乎所有的工業(yè)固體廢棄物都可以用來制備微晶玻璃材料。采用粉煤灰和高爐渣為研究對象，綜述其制備微晶玻璃的研究進(jìn)展，并展望其發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：工業(yè)固體廢物? 粉煤灰? 高爐渣? 微晶玻璃

中圖分類號：X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2020）11（c）-0053-03

The Progress in Preparation of Glass-ceramics from Industrial Solid Wastes

YANG Huanyin1，2*? GUO Hongli2

（1. Key Laboratory of Ministry of Education for Solid Waste Treatment and Resource Recycle， Southwest University of Science and Technology， Mianyang， Sichuan Province， 621010 China; 2.Yangtze Normal University， Chongqing， 408100 China）

Abstract： The rapid development of industry has brought a lot of environmental problems， especially the discharge of one of the "three wastes" of industrial solid waste， which has caused great harm to human health. How to develop and utilize industrial secondary resources， turn waste into treasure， and maximize the effective use of waste resources are of high economic and ecological value. With the development of glass-ceramics technology， almost all industrial solid wastes can be used to prepare glass-ceramics. The research progress of preparing glass-ceramics from fly ash and blast furnace slag is reviewed， and its development prospect is prospected.

Key Words： Industrial solid waste; Fly ash; Blast furnace slag; Glass-ceramics

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國工業(yè)固體廢棄物的排放量龐大、種類繁多、成分復(fù)雜。目前大部分以堆存為主，占地?cái)?shù)萬公頃，對周圍的土壤、河流造成污染，引起生態(tài)破壞，給環(huán)境造成了巨大的壓力。高爐渣和粉煤灰作為最大宗的工業(yè)固體廢棄物，為了避免其對環(huán)境的危害，同時綜合利用其有效組分，學(xué)者們就高爐渣、粉煤灰的資源化利用進(jìn)行了大量的研究，涉及應(yīng)用領(lǐng)域有水泥、混凝土摻和料、膠凝材料、墻體材料、廢水處理劑、土壤改良劑、路基材料、微晶玻璃等。

微晶玻璃是含有大量微晶相及玻璃相的多相固體材料，在結(jié)構(gòu)與性能上，集中了玻璃和陶瓷的特點(diǎn)，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性、熱穩(wěn)定性等。此外，微晶玻璃能比水泥和燒磚更好地固定其中的重金屬等有害成分，使之不容易滲漏到外部環(huán)境中來，有著重要的環(huán)保意義。該文將介紹以高爐渣、粉煤灰為主要原料生產(chǎn)獨(dú)特的高性能微晶玻璃的概況，從配方組成設(shè)計(jì)、控制晶化工藝、環(huán)保節(jié)能等方面簡述其國內(nèi)外的相關(guān)研究現(xiàn)狀[1-3]。

1? 粉煤灰制備微晶玻璃研究現(xiàn)狀

粉煤灰是火力發(fā)電廠煤燃燒過程產(chǎn)生的一種固體廢棄物，主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等化學(xué)成分組成，是具有很高潛在活性的玻璃體結(jié)構(gòu)材料。因此，近年來，人們對粉煤灰在微晶玻璃生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究。

微晶玻璃的性能在很大程度上取決于析出主晶相的種類（見表1），而晶相種類由玻璃組成決定，因此粉煤灰微晶玻璃的配方設(shè)計(jì)至關(guān)重要。由于粉煤灰中Al2O3含量高，CaO含量低，為了提高制品的性能，可引入其他原料來調(diào)整各化學(xué)組分的含量，結(jié)合生產(chǎn)工藝確定配方。楊淑敏等人[4]利用粉煤灰及高爐渣為主要原料，采用直接燒結(jié)法制備廢渣微晶玻璃，并討論了粉煤灰含量對微晶玻璃晶相組成和性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰含量的高低，決定了微晶玻璃的主晶相類型，其性能亦隨之變化。Li B W等以白云鄂博尾礦和粉煤灰為主要原料，制備了CaO-Al2O3-MgO-SiO2系統(tǒng)微晶玻璃，并對制備的微晶玻璃的物理力學(xué)性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，該微晶玻璃具有廣闊的施工應(yīng)用前景。Zhu? ? ? ? M G[12]以粉煤灰和廢玻璃為主要原料制備了泡沫微晶玻璃，并研究了粉煤灰摻量對樣品節(jié)能效果的影響，在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面具有可觀的應(yīng)用前途。