ساخت و بررسی خواص فوم شیشه سرامیک از سرباره مس سرچشمه

در پژوهش حاضر، از باطله صنعتی سرباره مس سرچشمه به عنوان ماده اولیه تولید فوم شیشه سرامیک استفاده شده است. دو شیشه GH و GL یا سیستم SiO2-Al2O3-Na2O-Fe2O3-CaO-MgO-K2O-TiO2 به ترتیب با کمترین و بیشترین میزان سرباره مصرفی (درصد اکسید آهن 16 و 24 ) انتخاب شدند. به منظور تهیه فریت، مواد اولیه هر دو شیشه در دمای 1450 درجه سانتیگراد ذوب و در آب سرد شدند. پس از مخلوطسازی با عامل فومزای SiC به میزان 3 درصد ، با سرعت گرمایش 10 درجه سانتیگراد بر min در دماهای 850 درجه سانتیگراد تا 950 درجه سانتیگراد به مدت 25 دقیقه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. به منظور بررسی رفتار تبلور، فازهای بلورین و مورفولورژی آنها، آنالیزهای DTA و XRD و SEM انجام شد. نتایج حاصل از آنالیز DTA نشان داد که در شیشه GH در دمای 714 درجه سانتیگراد و 800 درجه سانتیگراد به شدت تبلور صورت گرفته و بنابراین فومسازی دماهای عملیات حرارتی مذکور صورت نگرفته است. این تبلور شدید میتواند ناشی از بالا بودن درصد اکسید آهن، نسبت بالای Fe3+ به Fe2+ حضور ناخالصیهای موجود در سرباره و تبلور اولیه مگنتیت در فریت شیشه اولیه باشد. شیشه GL با کاهش درصد اکسید آهن و اثر Fe3+ و در دماهای بالاتر دچار تبلور شد. در نتیجه فومزایی با خروج گاز حاصل از واکنش SiC با اکسیژن موجود در شیشه، در دماهای 850 درجه سانتیگراد تا 950 درجه سانتیگراد پیش از تبلور فازهای بلورین صورت گرفت. نهایتا در دمای عملیات حرارتی 950 درجه سانتیگراد فوم شیشه سرامیک با دانسیته نسبی 0/2 و درصد تخلخل 80 و درصد بسته بودن تخلخل 73 بدست آمد. نتایج حاصل از آنالیز XRD حاکی از آن است که در ابتدا فاز بلورین مگنتیت متبلور شده و به عنوان جوانه زا به تبلور فاز بلورین پیروکسن کمک کرده است. فازهای متبلور در هر دو شیشه کاملا مشابه بوده و تنها شدت تبلور با افزایش درصد اکسید آهن و کاهش دمای تبلور در شیشه GH افزایش یافته است. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی SEM حضور بلورهای پیروکسن با مورفولورژیهای دندریتی، میله ای و کروی را تایید کرد و نشان داد که تخلخل های بدست آمده از عامل فوم زای SiC در دماهای عملیات حرارتی بهینه ساختار بسته و ایزوله خود را حفظ کرد. بر اساس این بررسیها استحکام فشاری نمونه بهینه فوم شیشه سرامیک حاصله از شیشه GL نیز مورد بررسی قرار گرفت که معادلMPa 12±1 بود.