为了能够保护环境,完成可持续发展的目标,提高工业固体废弃物的综合回收利用一直受到社会的广泛讨论和研究,而其中由于冶炼钢铁产生的尾矿所占的量一直很大。把铁尾矿作为微晶玻璃制备的原料,是一种常见的废弃物回收利用方法。微晶玻璃中掺入铁尾矿作为为原料,过去常用烧结和熔融法制备微晶玻璃,但两种方法制备温度高,均存在高能耗的不足。很少采用溶胶凝胶法,主要是因为这种方法对基础玻璃的原料有较高的纯度要求,而铁尾矿中杂质种类较多,与溶胶-凝胶法的制备要求不符。因此,本实验提取了铁矿尾矿中的有用元素,对尾矿进行了净化处理,使其可以应用于溶胶凝胶法。采用热碱反应制取尾矿中的Si元素,酸反应制取铁元素。以铁尾矿中的Si元素作为溶胶的硅源,FeCh作为晶核剂,辅以其他原料进行多元溶胶、凝胶的制备,再经过热处理得到CaO-Si02-MgO-A1203体系的微晶玻璃。微晶玻璃结构致密,不过凝胶在干燥老化过程中存在着开裂和收缩现象。为了防止这一不利因素的产生,常用干裂控制剂。本实验采用把基础玻璃磨成粉末的方法来应对这一现象。本实验使用铁尾矿作为原材料之一,使用溶胶凝胶法来制备主要晶相为透辉石的CaO-SiO2-MgO-Al203系微晶玻璃。以减少制备周期,节约经济和能源为目的,从铁尾矿重元素提取,凝胶与溶胶的制备,干凝胶预热处理,热处理制度工艺以及晶核剂FeC13的使用这几个放面开展研究。在铁尾矿元素提取的过程中,提取Fe元素主要让它与酸反应。通过对比各种酸的优缺点,最终选择以盐酸为反应试剂,主要是盐酸在常温下就可以与铁起反应,不会引入新的杂质。在提取Si元素的过程中,主要是与强碱反应。在实验中,通过以下条件可以让Si的溶出率相对较高:将与HC1反应后的铁尾矿粉末与烧碱充分混合,在500℃C的马弗炉中加热50min左右,取出倒入水中(加入水的量使NaOH浓度为5%),把混合物在70℃C下加热并搅拌30min,过滤后获得硅元素溶出率40%的硅酸钠溶液。为了缩短溶胶凝胶过程的周期,能够在较短的时间内制备出均匀良好的凝胶,对凝胶时间的因素(H20的量、C2H5OH的量、pH和温度)进行实验。确定了制备凝胶的工艺过程为:使用常温反应,加入水的量以Na2SiO3溶液中Si02所占质量百分数5%为基准,pH=8,Na2Si03:EtOH=1:5的条件来制备凝胶。在热处理的实验中,发现对干凝胶在120℃下预热处理1h,可以将凝胶内的有机溶剂和结晶水挥发,有利于材料的密度增大。在热处理制度的优化试验中,以微晶玻璃材料的密度作为参考,确定了晶化保温时间与核化保温时间都有显著性,但晶化时间的显著性更大。确定热处理方案为:核化保温1h,晶化保温2h。过长时间的热处理会使材料析晶不均匀,过短导致析晶不完全。之后通过XRD曲线计算出的晶体粒径平均尺寸也验证了这一观点。FeCl3作为晶核剂掺入后,对材料析晶有明显的帮助,其主要是降低了析晶所需要的活化能。通过对铁尾矿进行相应元素的提取,可以制备出基础玻璃的凝胶,经过热处理后,制备出了可用于建筑的微晶玻璃,完成了本课题的研究内容。