高炉渣是高炉炼铁的副产品,目前的处理工艺主要是水冲渣,然后用于制造水泥、渣棉等,产品附加值低,并且高炉渣所携带的显热不能充分利用。高炉渣的主要成分是SiO₂、CaO等。利用高温熔融态高炉渣为主要原料完成微晶玻璃的制备,具有显著的经济效益和社会效益。以高炉炼铁生产的现场高炉渣为主要原料,通过添加SiO₂、Al₂O₃、Mg O、K₂O、Na₂SO₄、TiO₂、CaF₂等化学试剂调制微晶玻璃成分,采用熔融法制备高炉渣微晶玻璃。运用高温熔体物性测定仪、拉曼光谱仪、高温综合热分析仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜等现代检测技术分析CaO/SiO₂、TiO₂和CaF₂对微晶玻璃的熔制、基础玻璃结构、形核结晶温度、物相组成和显微结构的影响,并评价高炉渣微晶玻璃的密度、吸水性、耐酸碱腐蚀性能。试验结果表明,高炉渣微晶玻璃的晶相为透辉石、普通辉石和钙镁黄长石。随着CaO/SiO₂的增加,微晶玻璃中钙镁黄长石的含量增加,微晶玻璃的吸水率升高,耐酸碱腐蚀性能降低。综合考虑高炉渣利用率和微晶玻璃性质,最终确定CaO/SiO₂为0.44。在添加晶核剂TiO₂和CaF₂的微晶玻璃中,Ti₄⁺能够置换硅氧四面体中的Si₄⁺,F^-可以置换O₂^-,从而破坏硅氧四面体结构,降低玻璃液粘度,有利于玻璃的熔制并增加基础玻璃的不稳定性;在热处理过程中,钛和氟从玻璃基体中析出,使基础玻璃分相。添加晶核剂TiO₂和CaF₂能够降低微晶玻璃的形核析晶温度,促进微晶玻璃析晶。当TiO₂含量为4%时,微晶玻璃晶体含量高、晶粒细小并且排列致密。当CaF₂含量大于4%时,微晶玻璃中会生成新晶相—枪晶石;当CaF₂添加量为6%时,微晶玻璃晶粒平均粒度为100nm,具有良好的耐酸碱腐蚀性能。