Al2O3对稀土尾矿高铝球石结构和性能的影响

　　近年来，环境污染越来越严重，使人们更加注重对资源的二次利用，减少废弃物的排放，实现对环境的可持续发展。为发展经济，每年因开采矿石产生大量的各种尾矿，对环境造成了严重的污染并带来一系列的社会问题，由于尾矿具有数量大、类型多、性质复杂的特点，在我国利用率非常低，利用尾矿制造具有高附加值的高铝球石成为利用尾矿的一条重要途经。

　　尾矿高铝球石主要属于CaO-Al2O3-SiO2系统。Al2O3是CaO-Al2O3-SiO2系统高铝球石的重要组成部分，是网络外氧化物，但是过量的Al2O3也能以铝氧四面体的形式进入网络结构中，成为高铝球石中网络结构的一部分，但是会造成高铝球石粘度增加、抑制析晶、成型困难等。如果Al2O3含量过低，高铝球石又会出现析晶不均匀、稳定性降低等。所以，研究Al2O3对尾矿高铝球石的析晶规律、晶化温度、核化温度、晶粒大小、晶体结构和性能的影响有着重要意义。本课题以CaO-Al2O3-SiO2系统高铝球石为研究对象，采用熔融法制备了以白云鄂博稀土尾矿为主要原料的稀土尾矿高铝球石，在一定的热处理制度下，采用调整基础高铝球石配方中的Al2O3含量，通过差热分析研究Al2O3含量对稀土尾矿高铝球石烧结过程及热处理工艺的影响；通过XRD、SEM等现代分析手段来系统地研究Al2O3含量对稀土尾矿高铝球石的析晶性能、晶体结构、晶粒大小等微观结构的影响；通过各种宏观性能测试分析，研究Al2O3含量对稀土尾矿高铝球石的密度、耐酸碱腐蚀性、抗折强度、抗压强度、耐磨性、热膨胀系数等宏观性能的影响，从而确定稀土尾矿高铝球石中更为合理的Al2O3含量，为更好合理的利用稀土尾矿制造性能更好的高铝球石制品打下理论基础。

　　稀土尾矿高铝球石经过合适的热处理制度晶化后，Al2O3含量从3.20%到9.62%的范围内，得到的稀土尾矿高铝球石主晶相均为透辉石和钙长石；随着稀土尾矿高铝球石中Al2O3含量的升高，稀土尾矿高铝球石的初始析晶温度和晶化温度逐渐升高；高铝球石的初始析晶速度和晶体生长速度都降低；高铝球石的晶体析出变得困难；高铝球石中的晶体粒度变大，晶化率降低；高铝球石的表观密度、抗压强度、抗折强度、耐化学腐蚀性呈现出先升高后降低的趋势；高铝球石的硬度、耐磨性和热膨胀系数出现先升高后降低的形势。Al2O3的含量在6.43%时，抗折强度最大为200.11MP，耐磨性和硬度也是最好的。综合各方面考虑，稀土尾矿高铝球石中Al2O3的最佳含量质量分数6.43%，得到的高铝球石综合性能最好，高铝球石的析晶温度和晶化温度较低，晶体形核和生长速度较快。

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