1实验

1.1微晶铸石的制备

本实验以96%的包钢高炉水淬渣和4%的铬铁矿为原料采用熔融法制备微晶铸石，因包钢高炉渣中含有K₂O和Na₂O，所以不需要外加助熔剂。将两种原料破碎并过200目标准筛，充分混匀，用刚玉坩埚盛放，放入马弗炉中升温至1500℃，保温5h后浇铸到不锈钢模具中，随后放入保温炉中，保温一定时间后取出，在空气中冷却至室温，得到微晶铸石样品。

1.2微晶铸石样品表征

采用STA449 F3型同步热分析仪对基础玻璃进行差热分析；采用CSS-88000型电子万能试验机测试微晶铸石样品的抗折强度；采用D8 ADVANCE型X射线衍射仪检测物相组成。采用Sigma300型场发射扫描电子显微镜观察样品的微观形貌。根据国家标准《JC/T872-2019建筑装饰用微晶玻璃标准》，对微晶玻璃样品进行耐酸、耐碱性等理化性能检测。

1.3实验方案设计

本实验主要改变热处理制度中的晶化温度和晶化时间来探究其对微晶铸石晶化效果的影响。对微晶铸石样品进行差热分析，得晶化温度为909℃，本实验在晶化峰范围内以50℃为间隔选取3个不同的晶化温度，3个不同的晶化时间进行全因素实验，具体热处理制度见表1。

表1 热处理制度表

2结果与讨论

2.1晶化温度对微晶铸石晶化效果的影响

选取晶化时间2h、晶化温度不同的微晶铸石样品（R2、R5、R8）探究晶化温度对微晶铸石样品晶化效果的影响。对3组样品进行X射线衍射分析，测试结果如图1所示。由图可以看出，各微晶铸石样品中均析出了镁黄长石和铝黄长石，且不同的晶化温度对样品晶化情况影响较大，R2样品的衍射曲线在20°~40°范围内略微向上突起，衍射峰的强度低，这说明样品中存在玻璃相，主晶相含量偏低；随着晶化温度的升高，R5和R8的XRD衍射峰强度不断增加，且R5样品的衍射峰强度最强。对各微晶铸石样品进行物理化学性能检测，可知R5样品的抗折强度达到45.73MPa，远高于大理石和花岗岩。

图1 R2、R5、R8样品的XRD图谱

2.2晶化时间对微晶铸石晶化效果的影响

选取R4、R5、R6微晶铸石样品进行探究。对各微晶铸石样品进行XRD分析，结果如图2所示。看出不同晶化时间下各样品均析出了镁黄长石和铝黄长石，随着晶化时间延长，XRD

图2 不同晶化时间热处理样品的XRD图

图谱中衍射峰强度不断降低，说明样品的晶化能力逐渐降低。这说明在该体系中晶化时间越长越不利于微晶铸石析晶，会增加样品内玻璃相的含量。

对各微晶铸石样品进行物理化学性能检测，结果可知，随着晶化时间的增加，抗折强度不断减小，由61.1MPa减小到44.8MPa；所以最终确定此体系热处理时间为1.5h。

综上所述，最适宜的热处理制度为：微晶铸石熔液浇铸后，在升至950℃的电阻炉中保温1.5h，取出后在空气中冷却至室温。以此制度可以制得析晶状况及晶体形貌良好的微晶铸石。

结论

（1）以96%高炉渣和4%铬铁矿为原料制备微晶铸石，通过全因素实验得到最有热处理制度为：晶化温度950℃、晶化时间1.5h、在空气中冷却。

（2）最有热处理制度下制备的高炉渣微晶铸石的主晶相为黄长石相，晶体形貌为块状，晶体分布均匀且结构致密，呈层层堆叠样貌。

（3）最有热处理制度下制备的高炉渣微晶铸石理化性能要优于传统建筑材料，最大抗折强度达61.1MPa，密度为3.45g·cm^-3，莫氏硬度为6~7，符合建筑材料标准。

参考文献

[1]刘亚娟，韩凤兰．电解锰渣制备微晶玻璃正交实验研究[J]．中国陶瓷，2020，56（01）：62-66.

[2]罗果萍，于文武，王艺慈，等．P₂O₅对包钢高炉渣微晶玻璃析晶行为的影响[J]．硅酸盐通报，2013（02）：109-114．