工业固体废物制备微晶玻璃研究进展

杨焕银　郭红力

摘  要：工业的快速发展带来了诸多的环境问题，尤其是“三废”之一的工业固体废弃物的大量排放，给人类的健康造成极大的伤害。如何开发利用工业二次资源，变废为宝，最大限度地使废弃资源得到有效利用，在经济和生态方面都具有高度的价值。随着微晶玻璃工艺的发展，几乎所有的工业固体废弃物都可以用来制备微晶玻璃材料。采用粉煤灰和高炉渣为研究对象，综述其制备微晶玻璃的研究进展，并展望其发展前景。

关键词：工业固体废物  粉煤灰  高炉渣  微晶玻璃

中图分类号：X703                            文献标识码：A                    文章编号：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，随着经济的快速发展，我国工业固体废弃物的排放量庞大、种类繁多、成分复杂。目前大部分以堆存为主，占地数万公顷，对周围的土壤、河流造成污染，引起生态破坏，给环境造成了巨大的压力。高炉渣和粉煤灰作为最大宗的工业固体废弃物，为了避免其对环境的危害，同时综合利用其有效组分，学者们就高炉渣、粉煤灰的资源化利用进行了大量的研究，涉及应用领域有水泥、混凝土掺和料、胶凝材料、墙体材料、废水处理剂、土壤改良剂、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体材料，在结构与性能上，集中了玻璃和陶瓷的特点，具有优异的机械性能、耐化学腐蚀性、热稳定性等。此外，微晶玻璃能比水泥和烧砖更好地固定其中的重金属等有害成分，使之不容易渗漏到外部环境中来，有着重要的环保意义。该文将介绍以高炉渣、粉煤灰为主要原料生产独特的高性能微晶玻璃的概况，从配方组成设计、控制晶化工艺、环保节能等方面简述其国内外的相关研究现状[1-3]。

1  粉煤灰制备微晶玻璃研究现状

粉煤灰是火力发电厂煤燃烧过程产生的一种固体废弃物，主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等化学成分组成，是具有很高潜在活性的玻璃体结构材料。因此，近年来，人们对粉煤灰在微晶玻璃生产中的应用进行了大量的研究。

微晶玻璃的性能在很大程度上取决于析出主晶相的种类（见表1），而晶相种类由玻璃组成决定，因此粉煤灰微晶玻璃的配方设计至关重要。由于粉煤灰中Al2O3含量高，CaO含量低，为了提高制品的性能，可引入其他原料来调整各化学组分的含量，结合生产工艺确定配方。杨淑敏等人[4]利用粉煤灰及高炉渣为主要原料，采用直接烧结法制备废渣微晶玻璃，并讨论了粉煤灰含量对微晶玻璃晶相组成和性能的影响。研究发现，粉煤灰含量的高低，决定了微晶玻璃的主晶相类型，其性能亦随之变化。Li B W等以白云鄂博尾矿和粉煤灰为主要原料，制备了CaO-Al2O3-MgO-SiO2系统微晶玻璃，并对制备的微晶玻璃的物理力学性能进行了测试，结果表明，该微晶玻璃具有广阔的施工应用前景。Zhu        M G[12]以粉煤灰和废玻璃为主要原料制备了泡沫微晶玻璃，并研究了粉煤灰掺量对样品节能效果的影响，在经济和环境两方面具有可观的应用前途。