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CaO-Al2O3-SiO2(以下简称CAS)系统微晶玻璃是目前国内外流行的高档建筑装饰材料,具有一系列优异性能,其应用前景无比广阔。但是迄今未有人对CAS系统微晶玻璃熔液对池壁耐火材料的侵蚀机理进行研究,而该问题又是CAS系统微晶玻璃实际生产中急待解决的难题,因此本研究工作对于提高CAS系统微晶玻璃质量、延长窑炉使用年限、降低生产成本、加快微晶玻璃工业化、商品化进程具有重大的现实意义。 本文运用多种有效的材料测试手段,对比Na2O-CaO-SiO2(以下简称NCS)普通玻璃深入研究了CAS系统微晶玻璃溶液对不同池壁耐火材料的侵蚀机理,探讨了CAS系统微晶玻璃组分、熔制温度和耐火材料受侵蚀程度之间的相互规律,同时详细分析、评价了每种耐火材料基体和界面反应层的显微结构及其变化特征,为CAS系统微晶玻璃生产厂家选择合适的耐火材料及熔化工艺制度提供了可靠的理论依据。 本文的研究内容和取得的具体成果有: (1)简要介绍了本项研究工作的目的和意义,详细论述了微晶玻璃、耐火材料以及耐火材料抗玻璃液侵蚀的研究现状。 (2)根据国家标准,精心设计、组织和实施了在静态下耐火材料抗CAS系统微晶玻璃和NCS普通玻璃侵蚀的实验方案。 (3)运用大型偏光显微镜、扫描电子显微镜以及电子探针仪深入、细致地研究了耐火材料侵蚀前后的显微结构以及变化特征。全文附图80余张,通过对这些光学显微照片的观察和分析,可以形象、生动、全面地了解耐火材料侵蚀前后的显微结构特征,同时为CAS系统微晶玻璃的侵蚀机理研究提供可靠的理论依据。 (4)结合以上光学显微分析,运用有效的X射线衍射定性分析,明确鉴定了耐火材料侵蚀前后的矿物组成,这对于认识并确定侵蚀化学反应和侵蚀机理是十分有利的。 (5)对显微结构和所选耐火材料耐侵蚀性能之间的关系进行了分析和论证。 (6)对比研究和分析了NCS普通玻璃和CAS系统微晶玻璃的侵蚀性能,实验证明:NCS普通玻璃对耐火材料的侵蚀更严重一些。其中对AZS砖的侵蚀主要表现在液面线处;对白泡石的侵蚀是越向下越严重。 (7)对比研究和分析了所选三种耐火材料的耐侵蚀性能,实验证明:其耐侵蚀性为AZS砖>白泡石〉粘土砖。 武汉理工大学硕士学位论文 (8)CAS系统微晶玻璃对 AZS砖的侵蚀机理为:首先玻璃相和共晶体中的刚玉基质晶相被熔蚀;继而玻璃液扩散渗入其内部,使斜结石晶体细化并反向扩散;与此同时,熔蚀析出的刚玉A12O水!CAS微晶玻璃发生反应生成钙长石和钙铝黄长石等低共融新相物质;最后在玻璃液的冲刷下脱落。 (9)CAS系统微晶玻璃对白泡石的侵蚀机理为;在高温下白泡石自身组分熔蚀;并同时发生同质多晶转变、析出方石英造成许多裂纹;进而与玻璃液对流扩散、渗透;发生化学反应生成低共融钙长石等新相物质:最后因玻璃液冲刷而慢慢熔蚀掉。 (10)当 CAS系统微晶玻璃的组分变化时,其侵蚀状况也随之改变;随着 CaO、BaO。ZnO的百分组成增加,耐火材料的侵蚀程度加深。 CAS 系统微晶玻璃熔液对池壁耐火材料侵蚀机理的研究是综合性较强的研究领域,它涉及玻璃科学和耐火材料科学以及测试技术等多门学科,研究有一定难度,但其工程应用前景是十分广阔的。本项研究均是首次提出和首次进行的,具有创新性,但还不完善,有待进一步深入研究。