明光市華慧微晶鑄石有限公司
賈錫永 賈培祥
摘要：
礦渣微晶玻璃更名為微晶鑄石，并通過(guò)配方的改進(jìn)，將微晶鑄石的配方中引入了透輝石為主晶相的元素，從而提高了其耐磨和抗沖擊性能，應(yīng)用領(lǐng)域由原來(lái)作為裝飾板材擴(kuò)展到工業(yè)防護(hù)材料，具有可設(shè)計(jì)性能的微晶鑄石為功能材料的研究和發(fā)展提供了一個(gè)新的方向。
關(guān)鍵詞：微晶鑄石 功能材料 主晶相 透輝石
Abstract：
Improvements through the formula and changing its name from the slag glass to microcrystalline cast stone，in the formulations of microcrystalline cast stone diopside is introduced as elements of the main crystalline phase， thus increasing its wear and impact resistance， applications as a decorative sheet is extended to the industrial protective material． Performance of the crystallite can be designed with a cast stone for the functional materials，and research and development has provided a new direction．
Keywords： Microcrystalline Cast Stone functional materials the main phase diopside
一、 前言
眾所周知，微晶鑄石（微晶玻璃、玻璃陶瓷）作為工業(yè)防護(hù)板材已經(jīng)應(yīng)用了十幾年了，最早報(bào)道的是《煤質(zhì)技術(shù)》2002年第5期刊的一篇文章“新材料——微晶鑄石在選煤廠的應(yīng)用”[1]，由貴州盤(pán)江精煤公司周洪等同志發(fā)表。尤其在2004年1月1日《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施以來(lái)，微晶鑄石的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。
最先把礦渣微晶玻璃更名為微晶鑄石這個(gè)名詞的是明光市華慧微晶鑄石有限公司的創(chuàng)始人——賈培祥先生，在1998年時(shí)提出。當(dāng)時(shí)明光市華慧微晶鑄石有限公司的前身——安徽省瑯琊山銅礦微晶玻璃廠生產(chǎn)的礦渣微晶玻璃，主要應(yīng)用在建筑裝飾材料上，代替天然花崗巖、大理石等裝飾板材。由于微晶玻璃的耐磨性能較好，經(jīng)過(guò)研磨—拋光的后續(xù)加工成本較之毛坯板生產(chǎn)成本還要高。當(dāng)時(shí)微晶玻璃
板材市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)格在600元/平方米以上，市場(chǎng)銷(xiāo)售壓力很大。當(dāng)時(shí)賈培祥先生作為技術(shù)廠長(zhǎng)，早在1987年就進(jìn)行了“利用瑯琊山銅礦尾砂制造微晶玻璃”的研究（并且1991年獲得國(guó)家科委頒發(fā)成果證書(shū)，刊登在當(dāng)年第三期科學(xué)公報(bào)上），[2]深知礦渣微晶玻璃的機(jī)械性能很高，耐磨、耐腐蝕性能優(yōu)越，作為一個(gè)課題，如何把礦渣微晶玻璃應(yīng)用到工業(yè)防護(hù)材料領(lǐng)域中去，做了大量的推廣和實(shí)踐工作。
微晶鑄石名詞的提出
微晶玻璃按基礎(chǔ)玻璃的組成分為硅酸鹽系統(tǒng)、鋁硅酸鹽系統(tǒng)、硼硅酸鹽系統(tǒng)、硼酸鹽和磷酸鹽系統(tǒng)；按所用原料分為技術(shù)微晶玻璃（用一般的玻璃原料）和礦渣微晶玻璃[3]（用工礦企業(yè)廢渣等為原料），我們所從事的微晶玻璃就是鋁硅酸鹽系的礦渣微晶玻璃。
前面提出礦渣微晶玻璃的機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨耐腐蝕性能優(yōu)越，完全可以應(yīng)用在工業(yè)防護(hù)領(lǐng)域[4]，以什么方式切入能被接納？由于普通的鑄石板是傳統(tǒng)的工業(yè)防護(hù)材料，而且耐磨耐腐蝕性能優(yōu)異，礦渣微晶玻璃[5]與鑄石是同宗同源的材料，都屬于無(wú)機(jī)非金屬多晶相固體材料，只不過(guò)前者是粗加工，幾乎沒(méi)有配方（單一原料）、熔制工藝簡(jiǎn)單，尤其是成型工藝（主要是澆鑄成型）簡(jiǎn)單，幾何尺寸公差很大（一般的在±4mm；而礦渣微晶玻璃可根據(jù)產(chǎn)品性能進(jìn)行設(shè)計(jì)配方，尤其是壓延成型工藝是普通鑄石成型工藝無(wú)法比擬的，比如壓延微晶玻璃的幾何尺寸公差可控制在±1mm。鑒于此，把礦渣微晶玻璃應(yīng)用在工業(yè)防護(hù)領(lǐng)域，改名為微晶鑄石，從晶體尺寸上來(lái)說(shuō)，鑄石的晶體尺寸在50~100微米，而微晶玻璃的晶體尺寸在0.1~0.5微米，相差2個(gè)數(shù)量級(jí)；從化學(xué)組成角度來(lái)說(shuō)，兩者都屬于鋁硅酸鹽系統(tǒng)，故此用微晶鑄石之詞來(lái)代替礦渣微晶玻璃是非常恰當(dāng)?shù)�，而且�?duì)鑄石來(lái)說(shuō)也是公正的。
二、 普通鑄石、礦渣微晶玻璃和微晶鑄石的深層解析
下面我們就對(duì)普通鑄石、礦渣微晶玻璃、微晶鑄石三者配方技術(shù)和生產(chǎn)工藝進(jìn)行剖析與說(shuō)明：
表1：各類(lèi)產(chǎn)品中氧化物所占比例（%）
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名稱(chēng) |
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
Fe2O3 +FeO |
R2O |
其他 |
主晶相 |
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普通鑄石 |
44~49 |
8~12 |
6~8 |
9~20 |
9~15 |
2~4 |
<3 |
普通輝石 |
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礦渣微晶
玻璃 |
56~58 |
20~24 |
1~3 |
6~8 |
1~3 |
8~10 |
<2 |
硅灰石 |
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微晶鑄石 |
52~54 |
13~15 |
4~6 |
12~14 |
6~8 |
3~5 |
<2 |
透輝石、硅灰石 |
1、普通鑄石
（1）化學(xué)成分和礦物組成
我國(guó)目前所有普通鑄石生產(chǎn)廠家的主要原料是玄武巖和輝綠巖兩種（鉬渣鑄石、硅鉬渣鑄石、高爐渣鑄石已經(jīng)沒(méi)有生產(chǎn)廠家了），其化學(xué)組成見(jiàn)表1。
由表1可見(jiàn)普通鑄石的化學(xué)成分變動(dòng)范圍較大，就其礦物成份而言，幾乎一切鑄石都是以普通輝石為主晶相。由于普通輝石(Ca, Fe, Mg) (Mg,Fe,Al)〔(Si,Al)2O6〕的化學(xué)成分很復(fù)雜，而且變化很大，是一種復(fù)雜的類(lèi)質(zhì)同像混合物，通常含有過(guò)多的MgO、FeO、Al2O3和Fe2O3。普通輝石是輝綠巖、玄武巖鑄石中的主要礦物，它占鑄石全部礦物組成的80~90%。
（2）普通鑄石的熔化設(shè)備與晶化工藝
所有廠家可以分為以下兩類(lèi)：
A、 化學(xué)結(jié)晶的一類(lèi)廠家
目前國(guó)內(nèi)以沖天爐為熔化設(shè)備的生產(chǎn)廠家從結(jié)晶角度來(lái)分析是屬于化學(xué)結(jié)晶（礦渣微晶玻璃和微晶鑄石都屬于化學(xué)結(jié)晶）。沖天爐熔化的原料中90%為玄武巖或輝綠巖，另可加10%左右的結(jié)晶劑和調(diào)整劑，在1450~1500℃的高溫下，主料和輔料進(jìn)行熔化——化合形成鋁硅酸鹽熔體，通過(guò)澆注成型，在大約900~960℃的溫度下結(jié)晶10~30分鐘，脫模后退火而得鑄石制品。產(chǎn)品晶相主要是普通輝石晶體，理化性能指標(biāo)較高。
B、 物理結(jié)晶的一類(lèi)廠家
主要是以山東蓬萊天然玄武巖為原料，采用“井式”池窯為熔化設(shè)備進(jìn)行鑄石生產(chǎn)，從結(jié)晶角度來(lái)看屬于物理結(jié)晶�！熬健背馗G只能熔化單一原料，不能添加任何其他種類(lèi)的原料，因?yàn)椤熬健背馗G的熔化溫度一般控制在1350~1380℃（是火焰溫度），且沒(méi)有熔化攪拌設(shè)施。
對(duì)此我們做過(guò)物理結(jié)晶的相關(guān)研究，原料取自山東蓬萊的天然玄武巖,在實(shí)驗(yàn)室中用20KW的高溫硅鉬棒爐，分別做熔化——晶化試驗(yàn): ①熔化溫度在1250~1300℃時(shí)，熔化后的玻璃液不均勻，但熔體極易結(jié)晶；②熔化溫度在1300~1350℃時(shí)，熔化后的玻璃液比較均勻，結(jié)晶性能較好；③熔化溫度在1350~1400℃時(shí)，熔體質(zhì)量非常好，但結(jié)晶性能非常差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的工藝過(guò)程。在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中，“井式”池窯提高熔化帶溫度時(shí)，只能提高熔化率而不能提高熔體的玻璃液溫度。由于“井式”池窯的熔化溫度不足以把原料中礦物晶體間的化學(xué)鍵完全破壞，因此熔體中仍然保存有原礦物晶體結(jié)構(gòu)的“記憶”能力，所以在成型后極易“恢復(fù)”成原礦物的晶體結(jié)構(gòu)。我們把這種過(guò)程稱(chēng)之為物理結(jié)晶，此種產(chǎn)品的理化性能指標(biāo)比起上一種化學(xué)結(jié)晶制品要差。
2、礦渣微晶玻璃
我國(guó)最早建成的礦渣微晶玻璃廠家是1993年投產(chǎn)的用壓延法生產(chǎn)黑色礦渣微晶玻璃板的安徽省瑯琊山銅礦微晶玻璃廠，其產(chǎn)品當(dāng)時(shí)主要利用在建筑裝飾領(lǐng)域，由于后續(xù)加工研磨—拋光成本高和產(chǎn)品的顏色差別較大，作為建筑裝飾板材市場(chǎng)推廣比較困難。后推廣到工業(yè)防護(hù)領(lǐng)域，并逐步被認(rèn)同，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)出的絕大部分同類(lèi)產(chǎn)品都應(yīng)用在了工業(yè)防護(hù)領(lǐng)域。
礦渣微晶玻璃的熔化設(shè)備是采用現(xiàn)今在玻璃行業(yè)廣泛應(yīng)用的玻璃池窯，熔化原料是粉料（或是配合料�；蟮膲K料—本公司就是采用�；希淙刍|(zhì)量較之普通鑄石的要好，成型方式采用壓延成型，晶化——退火采用的是輥道窯，制品平整度非常好，尺寸公差也很小，這些都是礦渣微晶玻璃的優(yōu)點(diǎn)。但由于礦渣微晶玻璃的主晶相是硅灰石，而硅灰石的理化性能指標(biāo)是劣于普通輝石的；再加上礦渣微晶玻璃中含有過(guò)量的堿金屬氧化物，因此生產(chǎn)的制品中會(huì)含有較多量的玻璃體，從而會(huì)大大降低產(chǎn)品的理化性能指標(biāo)�？偵纤隹梢缘贸�，礦渣微晶玻璃較之普通鑄石來(lái)說(shuō)，在外觀質(zhì)量上有著非常大的優(yōu)勢(shì)，但是在產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量上比之化學(xué)結(jié)晶的普通鑄石來(lái)說(shuō)又有著不足。
3、微晶鑄石
（1）微晶鑄石名詞的由來(lái)
早在1978年刊發(fā)的《鑄石研究》論文集中就有學(xué)者提出來(lái)微晶鑄石一詞，當(dāng)時(shí)他們?yōu)榱烁淖冭T石的結(jié)晶性能（晶體的微細(xì)化），對(duì)普通鑄石制品晶化工藝采用仿微晶工藝，對(duì)成型后的鑄石板進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)的核化，然后升溫晶化—退火，取得了一定的成果。上世紀(jì)八十年代，原明光嘉山鑄石廠也進(jìn)行了這方面的嘗試，最終都未能達(dá)到生產(chǎn)工藝的成功。究其原因，配方?jīng)]有能夠超出鑄石的范圍，僅僅用仿微晶的晶化工藝的外因來(lái)解決問(wèn)題，是無(wú)法起到改變材料晶體微細(xì)化的目的的。而我們提出的微晶鑄石是將礦渣微晶玻璃的配方引入了透輝石作為主晶相，并添加有效的復(fù)合晶核劑，再采用微晶化工藝，最終實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)工藝。微晶鑄石是采用了礦渣微晶玻璃生產(chǎn)的工藝和設(shè)備，而在配方和晶化工藝上又借鑒了一部分普通鑄石的優(yōu)勢(shì)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的新型產(chǎn)品。
國(guó)內(nèi)有些鑄石企業(yè)，都說(shuō)自己能生產(chǎn)微晶鑄石，甚至有些人把厚度作為普通鑄石和微晶鑄石的衡量標(biāo)準(zhǔn)，小于20毫米厚的稱(chēng)之為微晶鑄石，顯然沒(méi)有從原理上弄懂何為微晶鑄石？微晶鑄石的配方具有可設(shè)計(jì)性能，而且成型性能也比普通鑄石好，料性適應(yīng)壓延成型，尤其重要的是微晶鑄石的理化指標(biāo)高于普通鑄石，就像國(guó)內(nèi)有些廠家把燒結(jié)地板磚充當(dāng)壓延微晶鑄石板或壓延微晶玻璃板一樣，注定會(huì)站不住腳而失敗的。
通過(guò)近十年微晶鑄石的生產(chǎn)實(shí)踐、研究和改進(jìn)，目前我公司生產(chǎn)的壓延微晶鑄石板性能比以往的礦渣微晶玻璃和普通鑄石更加優(yōu)越，尤其是2010年3月用壓延法生產(chǎn)的微晶鑄石弧面板，填補(bǔ)了我國(guó)同行業(yè)的空白（目前已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?01010181061.4）。
微晶鑄石（微晶玻璃）是由晶相和玻璃相共同組成的。晶相是多晶體結(jié)構(gòu)，晶粒細(xì)小，比一般結(jié)晶材料的晶體要小得多，一般為0.1~0.5微米，晶體在微晶玻璃中的空間取向分布[6]。在晶體之間殘留的玻璃相，玻璃相把數(shù)量巨大、粒度細(xì)微的晶體結(jié)合起來(lái)。因此微晶玻璃是晶體和玻璃體的復(fù)合材料，其性能由兩者的性質(zhì)及數(shù)量比例來(lái)決定，從這個(gè)原則出發(fā)，做了如下的研究和實(shí)踐：
（2） 晶相的設(shè)計(jì)
礦渣微晶玻璃作為建筑裝飾板材，其主晶相為硅灰石晶體（如河北晶牛公司生產(chǎn)的微晶玻璃板），硅灰石的莫氏硬度一般在4.5~5.5之間，作為建筑裝飾板已足夠用了，但作為工業(yè)防護(hù)板材就有些無(wú)能為力了。在這里我們借鑒了鑄石具有高耐磨強(qiáng)度，其主晶相為普通輝石，普通輝石具有交織型結(jié)構(gòu)，比硅灰石具有更高的強(qiáng)度和更好的耐磨耐腐蝕性能。因此我們?cè)谖⒕РＡе幸肓送篙x石晶體（為普通輝石的一種特殊晶型），其莫氏硬度在5.5~6.5之間。我們改進(jìn)后的微晶玻璃（微晶鑄石）的主晶相為硅灰石和透輝石和硅灰石。為了使產(chǎn)品得到透輝石的晶相，我們?cè)诓ＡЫM成中引入或提高了MgO的含量，原礦渣微晶玻璃組成中的MgO含量小于1%，現(xiàn)在我們提高到了4~8%。
礦渣微晶玻璃作為裝飾板材，主晶相除了考慮到其研磨—拋光可加工性能外，還要兼顧到結(jié)晶體與玻璃母體（結(jié)晶前的玻璃液）的比重差。筆者曾做過(guò)這樣的試驗(yàn)，為了提高礦渣微晶玻璃板材的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)提高M(jìn)gO含量（原配方含量<1%）到4~8%時(shí)，研磨—拋光的板材，能把800目的紅粉嵌入拋光板表面，通過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，同一塊退火玻璃板，分割成四塊，對(duì)角線兩塊再進(jìn)行晶化—退火，結(jié)果晶化的板材拋光表面仍然能嵌入800目的紅粉，而退火玻璃，拋光后就不存在這種現(xiàn)象。這就是在結(jié)晶過(guò)程中，由于透輝石晶體（密度是3.2g/cm3）與玻璃母體（密度是2.7 g/cm3）的比重差較大所導(dǎo)致，在結(jié)晶體與玻璃體之間存在了“微氣孔”。當(dāng)?shù)V渣微晶玻璃的比重與基礎(chǔ)玻璃的比重差控制在5%以下時(shí)，就不會(huì)發(fā)生紅粉嵌入現(xiàn)象；當(dāng)比重差在5%~10%之間時(shí)，就發(fā)生紅粉嵌入現(xiàn)象，但拋光面的光澤度仍可達(dá)80以上，有鏡面效果；當(dāng)比重差大于10%時(shí)，拋光面就沒(méi)有了鏡面效果。所以在晶相的設(shè)計(jì)上，要盡可能的把產(chǎn)品的晶體與玻璃母體的密度差控制在一個(gè)范圍內(nèi)，這樣既能保證產(chǎn)品的外觀品相，又能確保產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。
A、 網(wǎng)絡(luò)中間體的設(shè)計(jì)
微晶玻璃網(wǎng)絡(luò)體的調(diào)整見(jiàn)表（1），SiO2在玻璃組成中主要是以網(wǎng)絡(luò)體存在于微晶玻璃中，而Al2O3在玻璃組成中有兩面性，當(dāng)SiO2含量高時(shí)，它主要作為網(wǎng)絡(luò)中間體，能起到阻止晶體生長(zhǎng)速度，或者能控制晶體生長(zhǎng)的尺寸，從而達(dá)到微晶化的目的；在普通鑄石生產(chǎn)中，由于SiO2含量較低，Al2O3相當(dāng)一部分作了玻璃網(wǎng)絡(luò)體參與晶體的構(gòu)成，其又起到了促進(jìn)晶體生產(chǎn)速度和加大晶體生長(zhǎng)尺寸的作用。例如蓬萊鑄石結(jié)晶非常快（適合離心澆鑄管材屬物理結(jié)晶），大同鑄石結(jié)晶較快，易形成粗晶，這些成分是典型的普通鑄石配方組成；河北晶牛微晶玻璃，由于SiO2相當(dāng)高，因此Al2O3只能作為網(wǎng)絡(luò)中間體，但SiO2 和Al2O3總和含量只有63%；明光華慧微晶鑄石中SiO2含量較高，而Al2O3也同樣很高（是礦渣微晶玻璃的兩倍），這樣就會(huì)有一部分Al2O3作為網(wǎng)絡(luò)體（另一部分作為網(wǎng)絡(luò)中間體），使網(wǎng)絡(luò)的連接程度增強(qiáng)，且Al2O3含量越高則玻璃的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性越強(qiáng)，在主晶相形成時(shí)，則需要更多的能量。同時(shí)，隨著Al2O3含量的升高，使玻璃的黏度增大，析晶活化能升高。這樣使得微晶鑄石的熱處理制度較易控制，通過(guò)精確控溫，降低升溫速率，降低核化和晶化溫度，增加保溫時(shí)間，使得微晶鑄石具有較小的晶粒和合理的晶相，從而提高了微晶鑄石的力學(xué)性能，對(duì)控制結(jié)晶速度起到關(guān)鍵作用。
B、 網(wǎng)絡(luò)外體氧化物的設(shè)計(jì)
堿金屬氧化物R2O屬于網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，在玻璃體中起到了斷“橋氧”作用，是“游離氧”的提供者，促使硅氧四面體連接斷裂，使玻璃結(jié)構(gòu)疏松、減弱，導(dǎo)致一系列性能變壞。例如熱膨脹系數(shù)上升，電導(dǎo)和介電損耗，彈性模數(shù)、硬度、化學(xué)穩(wěn)定性和粘度等下降。但R2O正面作用是提高助熔，加速玻璃的熔化，尤其是提高了玻璃的表面張力和析晶能力，K+和Na+主要起斷網(wǎng)作用，而且同屬于惰性氣體型離子，他們既不能加入到結(jié)晶體之中去，也不能形成玻璃網(wǎng)絡(luò)體。僅能存在于玻璃體之中，增加了參與玻璃體的體積，當(dāng)然也就降低了微晶玻璃的機(jī)械強(qiáng)度，作為裝飾板材是必須的（R2O的引入提高生產(chǎn)
能力，降低生產(chǎn)成本），而作為工業(yè)防護(hù)板材就不可取了。因此我們?cè)O(shè)計(jì)的微晶鑄石配方時(shí)，提高中間體氧化物（Al2O3、MgO）含量，
降低網(wǎng)絡(luò)外體氧化物（Na2O、K2O）的含量，從而提高參與玻璃相中的“橋氧”和網(wǎng)絡(luò)連接能力，在玻璃體中盡量減少自由活動(dòng)的離子，雖然生產(chǎn)成本上升了，但產(chǎn)品的性能大大提高了，這就是提高微晶鑄石各項(xiàng)理化性能的一條有效途徑。
C、 復(fù)合成核劑[7] [8]的設(shè)計(jì)
礦渣微晶玻璃作為裝飾板材，我們采用了非金屬氧化物的單一晶核劑，硅灰石作為主晶相比較突出，相對(duì)裝飾板材的色差較小，壓延法礦渣微晶玻璃作為裝飾板材的最大問(wèn)題就是板面的色差較大。我們?cè)谠O(shè)計(jì)微晶鑄石配方時(shí)，采用了復(fù)合晶核劑，而且是中溫（880℃以下）和高溫（880~930℃）晶核劑，這主要取決于主晶相透輝石屬于較高溫度的晶相（880~930℃），而次晶相硅灰石屬于低溫的晶相（880℃以下）。
（3）晶化工藝的制定
在晶化工藝中，我們首先析出硅灰石晶體，硅灰石晶形屬于樹(shù)枝形晶體，而晶體的尺寸變大主要是一維長(zhǎng)度方向上的增長(zhǎng)，這樣就能和主晶相透輝石具有交織型交媾在一起，不但更能提高強(qiáng)度，而且還降低了主晶相與次主晶相之間的“微氣孔”。我們從以下角度來(lái)做調(diào)整：
A、 晶化工藝：
根據(jù)微晶鑄石主晶相和次主晶相，采用正交試驗(yàn)分別選了3個(gè)因素：核化時(shí)間、晶化時(shí)間和最高晶化溫度，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析得到晶化工藝參數(shù)：核化時(shí)間為20±5分鐘，溫度750±20℃；晶
化時(shí)間為20±5分鐘，溫度920±20℃；核化溫度到850℃的升溫速度控制在5℃/分鐘，850℃保溫5分鐘后升到920℃，升溫速度不大于10℃/分鐘為好。壓延板進(jìn)窯后大約5分鐘時(shí)間作均熱處理，完成晶化時(shí)間在75±10分鐘，壓延速度控制在45±5米/小時(shí)。
B、 析晶率的設(shè)定
我公司在生產(chǎn)過(guò)程中，利用結(jié)晶前與結(jié)晶后的比重差計(jì)算，并推論出微晶鑄石產(chǎn)品的比重應(yīng)控制在2.95±0.05g/cm3為宜。退火的微晶鑄石基礎(chǔ)玻璃的比重2.72g∕cm3，總析晶率在70%，推算得出硅灰石占33.34%，透輝石晶相占36.66%。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們對(duì)微晶鑄石比重的測(cè)定作為衡量析晶率的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)比重降低時(shí)，微晶鑄石的斷面發(fā)黑，明顯看得出玻璃相增加，而且脆性增大；當(dāng)比重增加時(shí)，微晶鑄石的斷面發(fā)深灰色（由析晶率高和交織狀晶體斷面的漫反射所致），明顯看得出玻璃相減少。
我們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，殘余玻璃相不是越少越好。當(dāng)我們把比重提高到3.05g/cm3以上時(shí)，微晶鑄石的敲擊聲就不清脆，強(qiáng)度也大幅度下降，板材屬于老化。微晶鑄石控制玻璃相的比例在25%~35%時(shí)，板材非但不降低材料的理化性能，反而還能提高其各項(xiàng)性能（壓延微晶板殘余玻璃相一般控制在35-45%，因此壓延微晶板的斷面較黑，與析晶率低（55-65%）是相關(guān)聯(lián)的；其二，就是微晶玻璃板主晶相硅灰石是針狀結(jié)構(gòu)，斷裂時(shí)破壞的是硅灰石的界面能，而微晶鑄石是由硅灰石和透輝石晶體交織在一起，斷裂時(shí)破壞的主要是晶格能，顯然晶格能比界面能大的多，這就是微晶鑄石板比微晶玻璃板抗沖和抗折強(qiáng)度高的主要原因。因?yàn)槲覀冊(cè)谧鑫⒕цT石配方設(shè)計(jì)時(shí)，盡量減少金屬氧化物的含量，這樣可使得微晶鑄石殘余玻璃相中減少了自由活動(dòng)的離子，從而殘余玻璃相中的網(wǎng)絡(luò)體和部分中間體有充分的共價(jià)鍵與微晶鑄石的晶相在固、液界面上充分結(jié)合，再因?yàn)闅堄嗖Ａ敢号c析出晶相有無(wú)比的親潤(rùn)性，這也就是控制一定量的殘余玻璃相對(duì)微晶鑄石材料性能的提高大有裨益。
四．生產(chǎn)中一些問(wèn)題的提出
1、普通鑄石能否實(shí)現(xiàn)壓延成型工藝
由于鑄石主要是采用單一原料生產(chǎn)，而鑄石的SiO2含量較低，巖漿的料性較短，尤其壓延成型的溫—粘曲線K值較大，不從配方改進(jìn)是不容易實(shí)現(xiàn)壓延成型工藝的；其次鑄石屬于普通輝石晶相，較高溫度才能晶化（900~950℃），因此在晶化前階段，玻璃體內(nèi)沒(méi)有形成晶體骨架，容易粘連傳動(dòng)輥棒，而微晶鑄石在進(jìn)入高溫區(qū)（900~950℃）之前已有硅灰石晶體析出，玻璃板具有了晶體骨架，從而克服了高溫粘連傳動(dòng)輥的問(wèn)題。
所以說(shuō)普通鑄石要想實(shí)現(xiàn)壓延成型，首先就得實(shí)現(xiàn)配方的改進(jìn)，增加輔助料的用量，改變配方的化學(xué)成份。
2、微晶鑄石厚板的生產(chǎn)探索
微晶鑄石采用壓延法生產(chǎn)厚度超過(guò)25mm板厚，在目前情況來(lái)看是很困難的，具體有以下原因：
厚度大于25mm的壓延成型板材無(wú)法定型，板材易變形，成型溫度過(guò)低時(shí)玻璃液流動(dòng)不順暢，而且壓延板兩邊已硬化易破裂，無(wú)法實(shí)現(xiàn)微晶化工藝，因?yàn)槲⒕цT石的核化、晶化溫度范圍較窄，一般在20~30℃范圍內(nèi)，板材較厚（大于25mm）時(shí)，板材表面和中間溫差要大于這個(gè)范圍，使得表面結(jié)晶時(shí)，中間已老化甚至產(chǎn)生空洞，而中間微晶化了，表面卻成了玻璃體無(wú)法結(jié)晶。若想解決這一問(wèn)題，筆者認(rèn)為可以從以下兩個(gè)方面著手：
(1) 采用較大壓延下輥，使玻璃液在下輥上表面充分降溫或者增加“板根”的長(zhǎng)度，加強(qiáng)壓延輥的冷卻強(qiáng)度；
(2)延長(zhǎng)晶化——退火窯的長(zhǎng)度，滿足晶化工藝的要求，使得玻璃板中間和表面溫度差控制在允許的范圍內(nèi)。
五、結(jié)論
普通鑄石、礦渣微晶玻璃和微晶鑄石在其生產(chǎn)工藝、原料采集、應(yīng)用領(lǐng)域和后加工方面各有其特點(diǎn)，要想生產(chǎn)出更加優(yōu)異的工業(yè)防護(hù)材料，我們不能默守陳規(guī)，要精益求精，不斷汲取同類(lèi)產(chǎn)品中可以為我所用的元素，融入到自己產(chǎn)品生產(chǎn)中去，開(kāi)發(fā)出更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品才能穩(wěn)固地立足在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中。
由于我們的理論水平有限，也沒(méi)有先進(jìn)的檢測(cè)儀器，總結(jié)出的上述結(jié)論主要是多年以來(lái)從事壓延法礦渣微晶玻璃、微晶鑄石的生產(chǎn)實(shí)踐和查閱了一些參考文獻(xiàn)而受到的啟迪，有些觀點(diǎn)不一定準(zhǔn)確，謬誤之處在所難免。作為微晶鑄石生產(chǎn)實(shí)踐的引玉之磚，筆者就已感心滿意足了，懇請(qǐng)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家批評(píng)賜教。
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