【正文】 車工業(yè)領(lǐng)域。 多孔微晶玻璃的 應(yīng)用 自 20 世紀(jì) 70 年代 美國首先研制出 多孔 陶瓷后 ，多孔 陶瓷因其良好的性能得到了人們極大的重視 [23]。同時(shí)本方法經(jīng)改進(jìn)后也可以制備高規(guī)整度泡沫陶瓷材料。該工藝也可用于制備其他多孔材料 ， 具有廣闊的發(fā)展前景。該工藝的特點(diǎn)是坯體燒成收縮小、燒成控制簡單、孔結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、制品機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較好 [19]。 G. 冷凍干燥工藝 這種基于冷凍原理的獨(dú)特的陶瓷制備工藝可以制備具有復(fù)雜孔結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷。技術(shù)以其高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和所得材料的良好性能等特點(diǎn)而倍受矚目。另外添加劑的含量和種類以及燒成溫度對(duì)微孔體的分布和孔徑大小有直接的影響?？讖降拇笮∨c骨料粒徑成正比 ，骨料粒徑越大 ， 形成的多孔陶瓷平均孔徑就越大 ， 呈線性關(guān)系。其缺點(diǎn)是氣孔分布均勻性差 ， 孔隙率偏低 [14]。利用這種方法可以制得形狀復(fù)雜的泡沫陶瓷制品，但制品氣孔分布的均勻性較差 [12]。 添加造孔劑工藝主要包括混料、成型和燒結(jié) 3 個(gè)工藝。無機(jī)造孔劑如易揮發(fā)性無機(jī)物碳酸氫銨、碳酸銨、氯化銨等 ， 是通過特定溫度下無機(jī)物的分解產(chǎn)生大量氣體 ，在冷卻后保留下來成為氣孔 ； 一些熔點(diǎn)較高 ,但可溶于水、酸或堿溶液的無機(jī)鹽 Na2SOCaSO NaCl 等 ， 是待基體燒結(jié)后 ， 用水、酸或堿溶液浸出造孔劑而保留下來稱為氣孔 ； — 8 — 有機(jī)造孔劑如淀粉、碳粉、煤粉等一些天然纖維、高分子聚合物 ,是在磨具壓制成型的過程中自身占有一定尺寸的空間 ,在隨后的燒結(jié)的高溫條件下氧化燃燒 ， 并形成一定的氣孔。造孔劑的種類很多 ，其造孔原理也有所不同。添加造孔劑的目的在于促使多孔材料 的氣孔率提高 ， 因此它必須滿足下列條件 ： 在加熱程中易于排除 。雖然在普通的陶瓷工藝中 ， 采用調(diào)整燒結(jié)溫度和時(shí)間的方法 ， 可以控制燒結(jié)制品的氣孔率和強(qiáng)度 ， 但對(duì)于多孔陶瓷燒結(jié)溫度太高會(huì)使部分氣孔封閉或消失 ， 燒結(jié)溫度太低 ， 則制品的強(qiáng)度低 ， 無法兼顧氣孔率和強(qiáng)度 ，而采用添加造孔劑的方法則可以避免這種缺點(diǎn) ， 使燒結(jié)制品既具有高的氣孔率 ， 又具有很好的強(qiáng)度 [9]。國外僅在泡沫陶瓷的研制初期進(jìn)行過嘗試。這也導(dǎo)致了這種方法的最大缺點(diǎn)是有機(jī)物含量高，燒成過程中有機(jī)物排除較困難，制品的強(qiáng)度較低，孔徑大小及均勻性難以得到有效控制。 C. 有機(jī)物填積法 有機(jī)物堆積法 是將粒狀有機(jī)物（或經(jīng)短化處理的其它形狀的有機(jī)物）堆積起來，使陶瓷漿料流入有機(jī)物所形成的空間中，干燥后進(jìn)行燒成， 使 有機(jī)物燒失，陶瓷粉料燒結(jié)形成泡沫陶瓷。且由于顆粒間接觸面小，陶瓷顆粒致密較困難，難以燒結(jié)在一起 [6]。 值得注意的是，出現(xiàn)粉化和塌陷現(xiàn)象，不僅與工藝控制有關(guān)，也與有機(jī)物對(duì)陶瓷粉料的分散作用有關(guān)。 發(fā)泡反應(yīng)法成型 多孔微晶玻璃的 工藝較復(fù)雜，不易控制，且制備的 多孔微晶玻璃 易出現(xiàn)粉化剝落現(xiàn)象，因而被較 少采用。選擇適合的催化劑體系及其加入量，調(diào)節(jié)反應(yīng)速率是非常必要的。二是使有機(jī)反應(yīng)原料及催化劑、泡沫穩(wěn)定劑混合均勻，以使反應(yīng)完全，形成的泡沫均勻。其工藝流程如圖 所示： 圖 發(fā)泡反應(yīng)工藝流程圖 Process flow chart of foaming reaction 這種方法工藝關(guān)鍵如下： a. 原料的均化處理 原料按配比配合好之后，應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆颉? B. 發(fā)泡反應(yīng)法 發(fā)泡反應(yīng)法是將聚氨基甲酸酯泡沫塑料的制備工藝移植到泡沫陶瓷制備工藝中，即將制備聚氨基 甲酸酯泡沫塑料的原料中混入較多的陶瓷粉料（預(yù)先制備好），加入發(fā)泡劑、催化劑及泡沫穩(wěn)定劑等，充分?jǐn)嚢杈鶆?，使之發(fā)生發(fā)泡反應(yīng)而獲得泡沫陶瓷坯體。這在一 定 程度上影響了國內(nèi)前軀體法生產(chǎn)的泡沫陶瓷的性能提高。 多孔材料 制品的孔徑大小及氣孔的均勻性 可 通過選擇有機(jī)前軀體來確定。 有機(jī)前軀體浸漬法的有點(diǎn)在于工藝簡單、操作方便，無需復(fù) 雜設(shè)備。若低溫階段升溫過快，會(huì)造成開裂和粉化現(xiàn)象。成型后的坯體容重在 ～ g/cm3范圍內(nèi)較為合適。有機(jī)泡沫體的選擇 預(yù)處理 浸漬處理 除去多余漿料 干燥 玻璃粉料、添加劑 漿料制備 排除有機(jī)泡沫 燒成 — 6 — 但無論采用哪種 方法 進(jìn)行浸漬，均要求漿料浸漬均勻， 使 玻璃粉料 顆粒充分附著在前軀體上，避免出現(xiàn)浸漬不足，否則在燒成后會(huì)出現(xiàn)溶洞或塌陷。高性能的漿料，不僅有利于成型且對(duì)保證制品的性能起很大的作用，值得很深入細(xì)致的研究。同時(shí)要求漿料觸變性較高，以便在浸漬漿料和排除多余漿料時(shí)，通過剪切作用降低粘稠度，提高漿料流動(dòng)性，以便于成型；而在停止成型時(shí)，漿料稠度升高，流動(dòng)性降低，附著在網(wǎng)絲 上的陶瓷顆粒容易固化而定型，以免由于漿料流動(dòng)造成坯體整體均勻性下降，甚至堵孔。 b. 漿料制備 要求漿料除具有一般陶瓷漿料的性能外，還需具有盡可能高的固相含量（漿料比重～ ,固相含量 50～ 60vol%） 和較好的觸變性。如果前軀體網(wǎng)絡(luò)間膜較多，在浸漬時(shí)網(wǎng)絡(luò)膜上會(huì)殘留多余漿料，導(dǎo)致制品堵孔。因此，應(yīng)根據(jù)制品對(duì)氣孔大小和氣孔率高低來選擇相應(yīng)的前軀體。根據(jù)以上要求，目前多選用聚氨基甲酸酯泡沫塑料。 多孔微晶玻璃 多孔微晶玻璃 的制備方法 A. 有機(jī)前軀體浸漬法 有機(jī)前軀體浸漬法是將處理好的有機(jī)前軀體（通常選用聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料）浸入預(yù)先制備好的 玻璃粉 料漿中，反復(fù)多次，排除氣體， 使 漿料充分浸潤有機(jī)前軀體，然后將多余漿料排除，反復(fù)滾壓， 以 使?jié){料均勻附著在前軀體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絲上， 再 干燥燒成。近年來 ，多孔微晶玻璃 被廣泛應(yīng)用 于隔熱隔音材料、工業(yè)污水處理、汽車尾氣處理、電工電子領(lǐng)域、醫(yī)用材料領(lǐng)域以及生物化學(xué)領(lǐng)域 。它分布均勻且存在相互貫通的微孔 , 其孔徑從 ～ 3mm 不等 ,孔率范圍在 65%～ 85%不等 ,特殊用途 多孔微晶玻璃 的孔隙率甚至達(dá) 90%，因而具有密度小、氣孔率較高、比表面積大、低熱傳導(dǎo)率、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。我國這方面研究較晚，但已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，據(jù)報(bào)道湖南大學(xué)肖漢寧、武漢理 工大程金 樹、華中科大楊家寬等人分別利用鋼渣成功研制出性能優(yōu)良的建筑微晶玻璃。國外很早就有有關(guān)鋼渣制備微晶玻璃的報(bào)道，如美國報(bào)道利用鋼渣制造富 CaO的微晶玻璃，具有比普通玻璃高兩倍的耐磨性及較好的耐化學(xué)腐蝕性。 由于生成微晶玻璃的化學(xué)組成有很寬的選擇范圍，而鋼渣的基本化學(xué)組成就是硅酸鹽成分，其成分一般都在微晶玻璃形成范圍內(nèi)，能滿足制備微晶玻璃化學(xué)組分的要求。廣西大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院潘利文以液態(tài)鋼渣為模擬對(duì)象，研究液態(tài)鋼渣的離心?；O(shè)備水淬法處理技術(shù)，在鋼渣剛出爐處于熔融狀態(tài) (即液態(tài) )下對(duì)鋼渣進(jìn)行造粒，取得了一定的成果[3]。另外鋼渣在液態(tài)下更容易控制加工粒度，使生產(chǎn)出的產(chǎn)品顆粒大小適宜，粒度均勻 .再次，如果往液態(tài)熔液中添加改性劑和孔隙強(qiáng)化材料，因液態(tài)鋼渣具有流動(dòng)性，較易混 合均勻。鋼渣直接冷卻后，大小塊度極不均勻，最大塊度可達(dá)一米以上，而且鋼渣中因含有少量的鐵 導(dǎo)致鋼渣脆性下降，韌性加強(qiáng)，因此利用常規(guī)破碎技術(shù)，產(chǎn)品粒度不均勻，有不少會(huì)過磨，粒度難于控制，很難生產(chǎn)出疏松多孔的產(chǎn)品，而且粉磨會(huì)破壞原有的孔隙，從而導(dǎo)致吸附效果下降。但是至今為止，鋼渣作為廢水處理吸附劑的工業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用尚未見諸報(bào)道。 作 廢 水 處理吸附劑 國外 20 世紀(jì) 90 年代中期分別研究了鋼渣作為吸附劑對(duì)廢水中鎳、鉛、銅等的吸附行為，曾報(bào)道過鋼渣作為吸附劑去除廢水中硝酸鹽和磷酸鹽以及鋼渣處理廢水中銅離子、鎳離子、鉻離子、鉛離子等。此外，武鋼將鋼渣制作成為用于瀝青混凝土的骨料，以代替石質(zhì)骨料，提高了鋼渣再生利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可節(jié)省自然資源 (石材 )，為鋼渣制備優(yōu)質(zhì)瀝青混凝土耐磨集料開辟了道路。 國家體育館建設(shè)工程使用大量鋼渣作為回填材料的施工經(jīng)驗(yàn)，為鋼渣作為回填材料進(jìn)行地基處理提供 — 3 — 了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。該工程在建設(shè)過程中嘗試采用鋼渣代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料進(jìn)行回填，回填的鋼渣全部來源于首鋼煉鋼過程中廢棄多年的 煉鋼剩余渣。鋼渣在鐵路和公路路基、工程回填、修筑堤壩、填海造地等工程中使用，國內(nèi)外己有相當(dāng)廣泛的實(shí)踐，歐美各國鋼渣約有 60%用于道路工程。而且摻鋼渣微粉可使混凝土抗凍性能大幅提高，當(dāng)鋼渣微粉摻量為 10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) )時(shí)，其抗折強(qiáng)度比普通基準(zhǔn)混凝土提高約 30%，脆度系數(shù)降低 30%，耐磨性能提高 13%以上 [2]。中高堿度的鋼渣因含有C2S 和 C3S 等膠凝性礦物，不僅可直接磨 粉生產(chǎn)鋼渣水泥，而且也可作為活性混合材在水泥生產(chǎn)中作為添加劑應(yīng)用。 鋼渣 的 綜合利用 生產(chǎn)鋼渣微粉 鋼渣微粉是鋼渣經(jīng)過加工、篩選、干燥后磨細(xì)并摻加適量的外加劑加工混合而成的產(chǎn)品。 鋼渣中游離的 CaO、MgO 含量較高 ，因而穩(wěn)定性差。 表 鋼渣的主要化學(xué)成分 Table Main chemical position of steel slag 化學(xué)成分 CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3 MgO MnO FeO P2O5 首鋼轉(zhuǎn)爐渣 鞍鋼轉(zhuǎn)爐渣 太鋼轉(zhuǎn)爐渣 武鋼 轉(zhuǎn)爐渣 — 2 — 鋼渣的礦物組成 鋼渣的主要礦物組成為硅酸三鈣 (C3S)、硅酸二鈣 (C2S)、鈣鎂橄欖石 (CMS)、鈣鎂薔薇輝石 (C3MS2)、鐵酸二鈣 (C2F)、 RO(R 代表鎂、鐵、錳的氧化物所形成的固熔體 )、游離石灰 (fCaO)等。 易磨指數(shù)為 ： 標(biāo)準(zhǔn)砂為 1，鋼渣為 ，鋼渣的抗壓性能好，壓碎值為 %～%。 鋼渣塊松散不粘結(jié)，質(zhì)地堅(jiān)硬密實(shí)，孔隙較少。 鋼渣的性質(zhì) 鋼渣的性質(zhì)隨化學(xué)成分的變化而變化，由于化學(xué)成分及冷卻條件不同造成鋼渣外觀形態(tài)、顏色差異很大 。 鋼渣的來源 鋼渣就是煉鋼過程排出的熔渣，主要是金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料和補(bǔ)爐材料、金屬爐料帶入的雜質(zhì)和為調(diào)整鋼渣性質(zhì)而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、鐵礦石、硅石等。 2020 年，我國的鋼產(chǎn)量達(dá)到了 億 t，鋼渣 生產(chǎn) 量約 億 t，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我 國鋼渣利用率僅約 20%，大量鋼渣的棄置堆積不僅占用了大量的土地，也是造成環(huán)境污染的源頭。 致謝 ................................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 外文翻譯 ........................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附件 4 ............................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附件 2 ............................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 Porous glassceramics。 關(guān)鍵詞：鋼渣 ； 多孔微晶玻璃 ； 浸漬 ii Abstract Using steel slag to prepare porous glassceramics is introduced in this paper, containing preparation, materials properties and application prospects. Porous glassceramics is a threedimensional opening material with characteristics of both glassceramic material and foam glass, such as high strength, low density, good insulation, etc. In this experiment, to prepare porous glassceramics we use steel slag as the main raw materials, and add fly ash, quartz sand, magnesia, soda ash, iron oxide and zirconia, appropriately. Using different volume of steel slag to design the basis glass formulations and using the anic foam impregnation to prepare the porous glassceramic. Finally, measuring the pressive strength, XRD, microscopy , etc. to characterize the material properties. In the exp