尾矿是固体废物的一种,但由于尾矿具有数量大、类型多、性质复杂的特点,在我国其利用率非常之低,仅达7%。尾矿的废弃对环境造成较大的污染并带来一系列的社会问题。稀选尾矿是尾矿中的一种类型,目前的利用水平较低,且多用于技术含量不高,附加值较低的领域。而包钢稀选尾矿基本上处于未利用的状况。微晶玻璃又称玻璃陶瓷或结晶化玻璃,是一种新型无机非金属材料,是21世纪的环境协调材料,具有许多优异性能。用稀选尾矿成功制备的微晶玻璃,对于包钢尾矿制备微晶玻璃基本上仍属空白。利用包钢稀选尾矿制备微晶玻璃,既使废弃资源获得再生,又提高了材料的技术含量和附加值,同时使稀选尾矿的利用提高到一个更高的层次,为包钢尾矿的综合利用开辟了一个新的途径,具有明显的环境效益、经济效益和社会效益。本课题以包钢稀选尾矿为主要原料,采用烧结法和融熔法成功研制出尾矿微晶玻璃,并且尾矿综合利用率可达70%。在分析包钢稀选尾矿成分的基础上,设计了基础玻璃的基本组成,选择了合适的熔化温度,确定了稀尾尾矿微晶玻璃的工艺制度,同时在试验过程中采用DTA、XRD、SEM、EDS等先进的检测手段,对试样的微晶结构和理化性能进行分析研究,以获取制备工艺的先进性和合理性,为稀选尾矿更有效利用提供技术支持和理论依据。经过广泛探索和大量的试验,确定了包钢稀选尾矿制备微晶玻璃的最佳晶核剂和工艺参数。通过实验、测试及结果分析,本文主要取得了以下几方面的结论:(1)以包钢稀选尾矿为主要原料,采用熔融法和烧结法可以制备出性能优良的尾矿微晶玻璃,其中尾矿最高利用量达70wt%。所制得微晶玻璃的性能指标为:抗压强度大于480MPa;维氏硬度1085.6HV;吸水性为0.03%;耐酸性为0.186g/m2·h.(2)DTA、XRD分析结果表明,加入包钢稀选尾矿,微晶玻璃的核化温度和晶化温度都降低,并且析出的辉石类晶相增加,提高了尾矿微晶玻璃的化学稳定性。(3)在基础玻璃中加入CeO2、Nb2O5后,DTA结果表明,微晶玻璃的析晶能力增强;SEM分析结果表明,晶粒尺寸更加细小。(4)包钢稀选尾矿含有大量的晶核剂,可以诱导非均匀成核,使玻璃中产生大量、均匀分布的晶核。同时由于尾矿中含有铌、稀土等微量元素,因为不同的晶核剂有不同的特点,采用复合晶核剂,可以达到双碱效应,其离子堆积密度好,可以促进晶核剂在玻璃体中的溶解,同时降低界面能,使成核活化能降低。(5)适当的热处理工艺制度可使基础玻璃有效地成核与晶化,进而制得细小晶体均匀分布的微晶玻璃材料。通过试验设计安排热处理方案,经分析比较,确定包钢稀选尾矿微晶玻璃的热处理工艺为:玻璃的退火温度为700℃,保温时间为2小时。其最佳热处理制度为:以300-350℃/h的速率升至核化温度,保温2小时;然后以3-4℃/min的速率升至晶化温度,保温2小时,然后随炉冷却。