ZnO、FeO 和 Fe2O3对普通辉石基微晶玻璃中尖晶石的形成、材料微观结构和物化性能的影响

在辉石为主晶相的微晶玻璃中,常加入一定量的形核剂Cr₂O₃形成尖晶石相,进而形成了以尖晶石为核心,辉石相围绕长大的微观结构,该结构赋予了材料优良理化性能。针对该微观结构,需要对尖晶石相在玻璃基体中的生成及分布进一步研究。基于此,本研究在制备普通辉石基微晶玻璃时添加三种尖晶石形成氧化物ZnO、 FeO 和 Fe₂O₃,并探究材料中尖晶石的形成现象及微观结构的演变,并依此揭示材料理化性能及重金属固化能力的变化规律。研究发现氧化物的加入促进了初始尖晶石的大量生成,进而促进试样的整体结晶。微观结构方面,加入Fe₂O₃的试样中尖晶石尺寸较大,且产生聚集现象。而加入ZnO和FeO的试样中,尖晶石尺寸相对较小且分布均匀,试样2ZnO具有最致密的微观结构。在材料理化性能方面,ZnO和Fe₂O₃的加入提高了材料的抗折强度,其中2ZnO试样的抗折强度达到170.31 MPa。所有样品的铬浸出量（0.3–0.8 mg/L）均低于国家标准（1.5 mg/L）,具有一定的安全性。然而,FeO的加入导致了材料抗化学腐蚀性的降低,进而造成了更多铬元素的浸出。基于上述研究,在利用工业固废制备微晶玻璃时,可以考虑加入适量的含锌粉尘和污泥,提升材料力学、理化性能的同时,保证材料的使用安全性。