1、1晶核剂对 CaO-Al2O3-SiO2 系钼尾矿玻璃晶化行为的影响摘要：制备了以钼渣为主要原料，以 TiO2，ZrO2，Cr2O3，ZnO 作晶核剂的微晶玻璃，研究了不同晶核剂对微晶玻璃析晶的影响。采用SEM、XRD 等分析技术对 CaO-Al2O3-SiO2 系钼尾矿微晶玻璃的表面形貌和析晶进行了探讨。结构表明 ZnO、ZrO2、Cr2O3 和 TiO2 均能促进玻璃晶化，对该体系 TiO2 作为晶核剂的效果最佳，主晶相为硅灰石。 关键词：钼渣；晶核剂；微晶玻璃 中图分类号：O753+.1 文献标识码：A 文章编号： 引言：为了能得到分布均匀、整体析晶的微晶玻璃，以保证材料的良好使用性能，
2、除了要选择合适的玻璃组成外，还必须选择合适的晶核剂，迄今己有多种类型的晶核剂进入使用，其作用机理也各异。CaO-Al2O3-SiO2 三元系统通常认为比较理想的晶核剂有TiO2、Cr2O3、CaF2、ZrO2、ZnO 等。 1、实验方法 实验原料为葫芦岛杨家杖子钼矿尾矿，本体系属于 CaO-Al2O3-SiO2系，经过优化配比，最后钼渣的掺入量定为 90%，在此基础上分别加入不同量的 TiO2，ZrO2，Cr2O3，ZnO 作晶核剂，将混合均匀的配合料放在石2墨模具中，在 1480熔化并均化 2h，经过高温成型、在 500保温 1h 退火。退火后的样品分别按 DTA 曲线上的成核峰温度和析晶峰
3、温度进行微晶化热处理。 2、结果与讨论 图 1 显示含有晶核剂的 CaO-Al2O3-SiO2 系钼尾矿微晶玻璃的表面形貌。从图 1 可以看出，不同晶核剂的 CaO-Al2O3-SiO2 系钼尾矿微晶玻璃的表面形貌是不同的。由于加入玻璃中的阳离子的价电不同、半径不同、晶体结构不同，进入玻璃网络中使SiO4四面体在结构中结合排列方式不同，从而导致微晶玻璃中不同的表面形貌。图 1（a）（h）分别列出了 ZnO、ZrO2、Cr2O3 和 TiO2 四种晶核剂不同含量的扫描照片，从中可以看出 ZnO 和 TiO2 是较理想的晶核剂，图 1（a） 、 （b） 、 （g）和（h）的图中晶粒数量较多，分布较
4、均匀，结构致密，有序程度和析晶的完整程度较理想。其中图 1（g）和图 1（h）即 TiO2 1wt%和 TiO2 5wt%的晶粒数量最多且更细小，分布更均匀。同时从图 1（c） 、 （d） 、 （e）和（f）也可以看出晶粒大小不均，数量较少，存在较大的颗粒，分布不均匀。虽然是全部晶化，但此时晶体已长得相对过于粗大，制品的各种性能将大大降低。由此可以得出 ZrO2 和 Cr2O3 不是理想的晶核剂。 从图 2 可知，加入晶核剂并没有改变样品的晶相，图 2（d）中并没有观察到 CaOTiO2 的晶相，这主要是由于在该体系中，在 TiO2和 Fe2O3 共同作用下，能有效地促进成核，晶粒在相界面生成
5、后迅速长大，先形成 CaOTiO2 介稳相，然后在周围迅速析出大量的CaSiO3，随之 CaOTiO2 消失。同时，在研究中发现，不同的玻璃3系统中，钛对玻璃的晶化作用是不同的，在低碱成分的玻璃中，钛的作用是不明显的，可能是由于钛的质量分数太少。在 TangShaoqiu86,87等人的研究中发现，钛质量分数 10wt%时， 图 1 不同晶核剂的 CaO-Al2O3-SiO2 微晶玻璃的 SEM 照片 Fig. 1 Scanning electron micrograph ofCaO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics containing different crystal
6、agents （a）ZnO 1wt% （ b） ZnO 5wt%（c） ZrO2 1wt%（d） ZrO25wt% （ e） Cr2O3 0.2wt%（f） Cr2O3 1.0wt%（g） TiO2 1wt%（h） TiO2 5wt% 它的晶化作用才会明显。研究中发现，在与本研究相同的 CaO-Al2O3-SiO2 体系中，钛质量分数 10wt%时，它的晶化作用才会明显。 图 2 不同晶核剂的 CaO-Al2O3-SiO2 微晶玻璃的 XRD Fig. 2 XRD of CaO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics containing different crystal agents （a）ZrO2 1 wt% （b）ZnO 5 wt% （c）Cr2O3 0.2 wt% （d）TiO2 5 wt% 结束语 41）不同晶核剂的加入并没有改变 CaO-Al2O3-SiO2 系钼尾矿玻璃的晶相，主晶相为硅灰石，次晶相为钙长石，还有少量的钙铁辉石。 2）通过分析发现，ZnO、ZrO2、Cr2O3 和 TiO2 均能促进玻璃晶化， 3）对该体系 TiO2 作为晶核剂的效果最佳，晶粒细小且分布均匀，结构致密，有序程度和析晶的完整程度较理想。析晶活化能最低。
