利用钛矿渣制备微晶玻璃的研究开题报告

全文总字数：3986字

1. 研究目的与意义（文献综述）

我国西南地区钒钛矿产丰富^[1]，以钒钛铁矿为主要原料进行高炉炼铁时排放出的工业废渣为钛矿渣。钛矿渣主要化学成分以cao、sio₂、al₂o₃、mgo等为主，cao和sio₂含量较低， tio₂含量较高，是低钙高钛矿渣^[2]。由于钛矿渣活性低，使用价值不高，随着冶金工业的发展，钛矿渣的大量排放堆积占用了大量土地资源，污染水资源，对环境造成严重危害，寻找钛矿渣废物利用的途径对于节能减排、保护环境意义重大。目前，国内外对于钒钛矿渣利用的研究主要集中在水泥掺和材料、矿山充填胶凝材料、矿渣复合微粉、轻质陶粒等方向^[3,4,5,6]，在这些应用中，钒钛矿渣仍然存在利用率低，经济效益低等问题，消纳的钒钛矿渣有限，不能从根本上解决钒钛矿渣大量堆积的问题。

矿渣微晶玻璃自1960年由前苏联研制成功，显示出轻质、高强度、高耐腐蚀性、高耐磨性、安全性能好等优越性质，是良好的结构材料。而且矿渣微晶玻璃的生产成本比玻璃、陶瓷等材料低，经济效益高，已成为重要的建筑材料之一，应用广泛^[7]，以铬渣、高炉熔渣、钢渣等为原料制备微晶玻璃成为成为国内学者研究热点^{[8,9,10,11,12]}。以钛矿渣为原料研制微晶玻璃可以有效缓解钛矿渣带来的环境问题。目前，国内外学者关于钛矿渣在微晶玻璃生产方面的研究主要集中于tio₂的成核能力以及ti原子对于微晶玻璃的晶化性能等方面，国外学者guignard及back等[13,14,15]，关于tio₂作为晶核剂对cao-mgo-al₂o₃-sio₂（cmas）系微晶玻璃的晶化时间与晶化温度的影响进行了研究，证实在cmas系微晶玻璃中加入tio₂，ti原子在微晶玻璃中分散均匀，而且tio₂促进了高配位铝的生成，可以有效地降低晶化温度。 kleebusch和patzig等[16,17]在li₂o-al₂o₃-sio₂（las）系玻璃中研究了tio2作为成核剂在玻璃中的成核方式，发现纳米tio2的成核是ti离子重排引起的，由四配位到六配位，具有拉长的晶体形状。国内学者陈蓓、肖成兴等[18,19]对于钛矿渣在制备微晶玻璃的应用方面进行了初步的研究，证实了钛矿渣高含量的tio₂是生产微晶玻璃优良的晶核剂和助溶剂，可直接作为微晶玻璃的生产原料，但是掺入量较低，文献[19]中钛矿渣利用率不足10%。

因为各个地区钒钛矿渣化学组成不同，而且钛含量高，难以实现钛矿渣在微晶玻璃生产中规模化使用，利用率较低。以钛矿渣为主要原料，高比例使用钛矿渣，不仅可以实现资源的有效利用，减轻环境压力，还能带来巨大的经济效益和社会效益。

2. 研究的基本内容与方案

在评价钛渣物理化学性能的基础上，探讨以钛渣为原料制备微晶玻璃的可行性，设计微晶玻璃的配方体系，分析其晶相、性能等。

1、文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

2、对钛矿渣基本物理化学性能评价，排放及开发利用情况， 分析钛渣作为微晶玻璃原料的开发利用价值；

3. 研究计划与安排

第 4-11周: 了解微晶玻璃的制备过程及实验方法；设计微晶玻璃的钛矿渣制备微晶玻璃的配方体系，了解微晶玻璃热处理过程及性能的研究手段与测试方法，掌握微晶玻璃晶相分析软件应用。收集整理前期研究结果及文献资料数据。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] shuang-yin chen, xiao-jiao fu,man-sheng chu, ect., carbothermic reduction mechanism of vanadium-titaniummagnetite[j].journal of iron and steelresearch(international),2016,23(05):409-414.

[2] 杨华美.高钛矿渣作为水工混凝土掺和料及骨料性能研究[d].长江科学院,2010.

[3] 杜惠惠,倪文,高广军,等.钒钛矿渣制备全固废胶凝材料的初步研究[j].金属矿山,2019(08):192-197.