我国是世界上钢铁产量最高的国家，占世界总产量的50 %以上，钢铁工业的发展产生大量的炉渣。钢铁炉渣的利用率较低，大量炉渣堆放不仅危害环境，而且浪费资源。因此,如何合理开发利用这些炉渣，制备出高附加值产品，是各国非常关注和亟待解决的问题。高炉渣的主要成分为 CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO，这几种氧化物可作为微晶玻璃的主要化学组成加以利用。除此之外，炼铁过程中出炉的高炉熔渣温度往往在1400 ℃以上，也是一种非常好的余热资源。而在微晶玻璃生产和制备过程中，原料的熔化、澄清往往需要耗费大量的热量。因此，利用液态高炉熔渣制备微晶玻璃不仅能够提高高炉渣的处理问题，变废为宝，更能为微晶玻璃的生产节约大量的资源和能源消耗，从而为高炉熔渣的高附加值综合利用开辟一条有效的新途径。

微晶玻璃是将特定组分的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而得到一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。它兼具陶瓷和玻璃的双重特点，具有良好的耐腐蚀性和机械性能，在机械、化工和建筑装饰等领域具有广泛的应用。高炉熔渣由于成分复杂，其在微晶玻璃原料中所占的比例不断增加，会给微晶玻璃化学组成的控制带来挑战。但高炉熔渣的利用率越高，对于减少能源消耗、节能减排的效果就更加明显，对于钢铁行业和微晶玻璃生产企业的意义就更加重大。

采用熔融法制备高炉熔渣微晶玻璃过程中，需要在玻璃组成中加入晶核剂，以诱导或者促进热处理过程中基础玻璃的析晶行为。但如何选择适合的晶核剂使高炉渣微晶玻璃能够体相成核且具有优良的性能仍是一项重大的挑战。目前广泛采用单一晶核剂，如P₂O₅、Cr₂O₃、TiO₂及CaF₂等化合物诱导微晶玻璃成核，Barbieri等指出在微晶玻璃中引入0．5 mol %的Cr₂O₃能够使微晶玻璃体相成核，其中MgCr₂O₄率先析出并作为成核点而促进透辉石和钙长石等的形成。另外，资料表明，由于TiO₂的高离子场强，可使含有TiO₂ 的基础玻璃热处理过程中更易于从液相中分离形成小晶核，最终加速析晶，而TiO₂的引入还可让最终的微晶玻璃颜色变浅。而Omar等指出Fe₂O₃通过形成尖晶石晶核而加速晶化过程。在高炉熔渣微晶玻璃生产和制备过程中，晶核剂种类的选择及含量的变化会对微晶玻璃中的晶相组成产生较大的影响，并进一步影响到微晶玻璃的性能。因此，关于高炉熔渣微晶玻璃制备过程中复合晶核剂的研究就显得尤为重要。

本论文主要研究高炉熔渣微晶玻璃的高炉渣掺量及不同晶核剂对微晶玻璃玻璃的结构和性能的影响。了解国内外高炉熔渣微晶玻璃的研究、应用和制备状况；比较并选择合适的高炉熔渣微晶玻璃系统，完成基础玻璃成分的设计，进行高炉熔渣微晶玻璃相关的实验。了解高炉熔渣微晶玻璃的各种结构与性能表征方法；利用有关测试手段，对样品进行结构（红外、拉曼等）与性能测试（热膨胀性能、密度、抗折强度等）；表征高炉熔渣含量对高炉熔渣微晶玻璃结构以及性能的影响。

2.2 研究方法

本次实验中采用熔融-退火法制备出基础玻璃，然后根据基础玻璃的差热分析结果确定微晶玻璃的热处理制度，最后对微晶玻璃的结构和性能变化进行分析。主要的研究方法及步骤如下：

（1） 通过X射线荧光光谱分析确定高炉渣的具体化学组成；

（2） 根据设计的微晶玻璃化学组成准确称量对应的原料，各种原料均匀混合后经过高温熔化、成型、退火得到基础玻璃试样；

（3） 对基础玻璃切割或研磨，分别得到条状、片状和粉末状玻璃试样；

（4） 根据基础玻璃试样的差热分析（DSC或DTA）曲线确定具体的热处理制度，并对条状玻璃试样进行热处理，得到高炉熔渣微晶玻璃试样；

（5） 运用红外（FTIR）、激光拉曼（Raman）等手段对基础玻璃试样、微晶玻璃试样的结构进行分析，利用X射线衍射（XRD）分析微晶玻璃的微晶相组成，并通过场发射扫描电镜（FE-SEM）观察微晶玻璃内部的形貌；

（6） 力学性能、表面耐磨、耐酸耐碱性等…