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镁还原渣是硅热还原法炼镁过程中产生的固体废弃物。镁还原渣的大量堆积,不但侵占了大面积的土地,造成资源的严重浪费,而且危害环境,造成土壤盐碱化,水源破坏,空气污染等。随着近年来全球资源短缺、能源危机及环境污染等问题的日益严重,工业废弃物的再利用已经越来越得到国内外科研工作者的关注。因此,解决镁还原渣的再利用问题不但符合我国建立资源节约型社会的基本要求,而且在保护环境以及维护生态平衡等方面均具有重大意义。本文首先分析镁还原渣的物理化学特性,探讨利用其制备泡沫玻璃的可行性;其次通过正交实验确定工艺条件,利用烧结炉制备泡沫玻璃,并采用XRD、SEM等手段对其性能进行分析;在此基础上,对影响泡沫玻璃性能的因素进行了实验验证。结果如下:(1)镁还原渣含有CaO、SiO2和MgO等成分,能满足制备泡沫玻璃的基本要求。同时玻璃粉、助熔剂等可降低镁还原渣的软化温度和碱度,达到制备所需的工艺条件。(2)正交实验结果表明:影响镁还原渣泡沫玻璃表观密度的因素从大到小依次为镁还原渣掺量、发泡温度、发泡时间,初步确定制备工艺条件为发泡温度950℃,发泡时间30min。(3)泡沫玻璃内部均有微晶析出,其中最主要的是CaSiO3晶体,其次是Ca2SiO4晶体。随着镁还原渣掺量的增大,这些晶体的尺寸逐渐增大,当镁还原渣掺量大于35%时,泡沫玻璃内部还出现Ca2Fe2O5及CaAl2Si2O3等晶体。(4)镁还原渣掺量较小时,泡沫玻璃的抗压强度较低,吸水率较大,对实际工程中的应用造成限制;掺量较大时,表观密度和吸水率过大,耐酸性差,不能满足应用要求;本实验中掺量为35%时泡沫玻璃性能最佳,其表观密度为598 kg/m3、吸水率为0.43%、抗压强度为5.34 MPa,孔隙率为73.78%,在酸液中质量变化率为0.78%,在50400℃的平均热膨胀系数为9.5916×10-6/℃,且泡沫玻璃表面气孔分布较为均匀,可满足工业应用需要。(5)选泡沫玻璃性能最佳的一组工艺条件,改变不同添加剂的掺量制备泡沫玻璃,结果表明:发泡剂掺量过小时,泡沫玻璃泡孔较小,表观密度较大,掺量过大时出现连通孔,发泡不均匀,吸水率大;稳泡剂掺量过小时,有狭长的大泡形成,过大时会产生大气泡,均造成发泡不均匀,导致泡沫玻璃吸水率较大;不加助熔剂或掺量过小时,泡沫玻璃烧结度低,会产生较多开口孔,且表观密度大,掺量过大时发泡不均匀,抗压强度低且吸水率大。当发泡剂、稳泡剂、助熔剂分别为2%、3%、2%时,泡沫玻璃综合性能最好。(6)改变温度制度制备泡沫玻璃,结果表明:发泡温度过低时,泡沫玻璃烧结度很低,有大量开口孔,表观密度和吸水率都过大,过高时会造成发泡不均,导致其抗压强度降低且吸水率较大;发泡时间过短时,泡沫玻璃的气泡孔径较小,表观密度较大,过长时又会造成连通孔的增多,泡孔大小不一,导致其吸水率较大且抗压强度较低。当发泡温度为950℃,时间为30 min时,泡沫玻璃综合性能最好。