中國粉體網訊 微晶玻璃是介于玻璃與陶瓷之間的一種新型化工材料，是微晶相和玻璃相的組合體。與傳統的玻璃、陶瓷工藝不同，其致密性更好，并且晶粒尺寸均勻分布，在加熱條件下，能夠很好地保持自己原有的特性，不會失透，很好地控制結晶。其內部晶體結構比許多陶瓷材料好得多，更均勻和致密，殘余孔隙很少，并且它們的性能比相同材料的陶瓷好得多。作為一種新型化工材料，能夠設計和控制以提供優異的性能。
微晶玻璃是以工業廢棄物或者純化學試劑為原料研制的多相復合新型材料，微晶玻璃的研制具有很明顯的社會效益、經濟效益。因為微晶玻璃具有優良的物理性能和化學性能，比原有的玻璃材料和陶瓷材料更加受到大眾的認可。
其熱膨脹系數范圍廣，具有機械強度高，抗熱震性好，化學穩定性高；優異的耐高溫性，高軟化溫度，高溫下的高機械強度；良好的絕緣性能，高介電常數，低介電損耗因子等。與具有相似機械性能的金屬相比，微晶玻璃不僅密度小，隔水，隔氣，而且還具有比金屬材料高得多的的耐腐蝕性。微晶玻璃因其具有優良的性能被廣泛應用于各個領域。
當前，隨著對微晶玻璃需求的增加，資源的緊缺以及固體廢物處理處置等一系列問題的出現，國內外學者開始以工業廢棄物代替天然原料制備微晶玻璃。原蘇聯最早將礦渣或者礦石作為原料制備礦渣微晶玻璃，隨后西方各個國家也開始將礦渣和非金屬礦物作為原材料制備礦渣微晶玻璃。
礦渣微晶玻璃的部分應用
新型建材
礦渣微晶玻璃與傳統建材相比其性能更加優秀，種類繁多，外觀上也更加出色，在高檔建材市場被廣泛應用。
化學工業
礦渣微晶玻璃的物理化學性能優良，其良好的耐腐蝕性可以用作儲存腐蝕性液體的內襯、運送的管道或者閥門、甚至一些電解池或者反應池的內壁等。
機械工業
利用其高強度和優良的耐磨性的特點，可以取代鋼等金屬材料制造輸送塊狀、粉狀固體物料的料槽、料斗、管道內襯，儲存物料的料庫面板，球磨機內襯和研磨體，以及在強烈磨損條件下或腐蝕性介質中工作的機械零部件等。
工業固廢制備微晶玻璃工藝
微晶玻璃主要制備工藝路線示意圖(a)熔融法；(b)燒結法
工業固廢制備微晶玻璃主要有兩種工藝：熔融法和燒結法。
熔融法是指將固廢原料加入一定量形核劑，在高溫條件下熔化和均化形成玻璃熔體。然后，進行澆鑄成型，稍加冷卻定形后隨即經過退火。經過退火處理后，再在一定溫度條件下進行核化和晶化以獲得微晶玻璃成品。
這種方法的優點是，對原料要求較低，高溫熔融處理可以實現大部分原料的均質化，可制備形狀復雜的微晶玻璃制品，整體技術工藝相對比較簡單，便于機械化，大規模工業化生產。但是熔融溫度較高，導致整體工藝路線能耗高是其產業化發展主要瓶頸，如何降低熔制溫度，實現低能耗生產是亟須解決的問題。
燒結法也稱為粉末冶金法，可進一步細分為熔融-燒結法和直接燒結法。
熔融-燒結法是將原料熔融后經水淬得到玻璃粉，再將玻璃粉進一步研磨、壓制成型，最后通過高溫燒結獲得所需微晶玻璃制品的一種工藝。與熔融法相比，兩種方法均需要熔融及二次加熱處理。兩種工藝的主要區別在于成型方式的不同。熔融法是采用澆鑄工藝成型，而熔融-燒結法是將水淬后的玻璃碎粒制粉后在單向或多向壓力作用下進行成型。因此，微晶玻璃成品形狀的復雜性受到成型模具的極大限制。
直接燒結法，又稱陶瓷燒結法，是將玻璃態或者晶態原料直接進行混勻磨細，然后進行燒結使原料粉體相互固溶形成玻璃，通過顆粒生長及顆粒間的黏性流動排出顆粒間的氣體，同時發生核化和晶化等反應。晶化過程與燒結過程可以分開進行，也可合并作為一個過程，能否同時進行主要取決于坯體中液相含量及結晶狀況。與熔融法和熔融-燒結法相比，直接燒結法最大的優勢是沒有高溫熔融過程，工藝能耗大大降低。
各種工業固廢原料制備微晶玻璃
目前，用于制備微晶玻璃研究的工業固體廢棄物原料主要有以下類型：
(1)尾礦：鐵尾礦、金尾礦、銅尾礦、鉬尾礦、鉭鈮尾礦、鎢尾礦、高嶺土尾礦、花崗巖尾礦、石棉尾礦、稀土尾礦、鋰輝石尾礦和鉀長石尾礦等。
(2)工業廢渣：高爐渣、鋼渣、不銹鋼渣、不銹鋼酸洗污泥、磷渣、鈦渣、鉻渣、銅渣、鎳渣、赤泥、鉛鋅渣、鋅渣、酸洗硼鎂渣(硼泥)、油頁巖渣、銻爐渣和增鈣水渣等。
(3)其它固體廢棄物：粉煤灰、煤矸石、城市垃圾焚燒灰、廢玻璃、鋁土礦、高爐布袋除塵灰、高爐瓦斯灰、火山灰和火山凝灰巖等。
小結
制備微晶玻璃作為工業固廢低成本、無害化、減量化的首選處理方式，隨著固廢的產量和積存量的逐漸增大以及微晶玻璃多功能化和高附加值的開發，越來越受到人們的廣泛關注。
未來的主要研究方向應著重于：(1)降低能耗如開發新的添加劑降低熔化溫度，利用工業固廢余熱；(2)完善擴大無添加劑純工業固廢微晶玻璃的制備；(3)評估工業固廢微晶玻璃產品在實際應用過程中的可靠性和穩定性；(4)擴展工業固廢制備微晶玻璃材料的高端應用范圍；(5)開展工業固廢生產微晶玻璃全工藝流程的綜合研究，加強對核心裝備設計和關鍵制造技術的研發。
資料來源：中國粉體工業：各種工業固廢原料制備微晶玻璃研究綜述
（中國粉體網編輯整理/平安）
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