Effect of Cr2O3 on crystallization of CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS) slag glass-ceramics

Efecto del Cr2O3 en la cristalización de vitrocerámicas de escoria CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)

Utilizando escoria de acero inoxidable y residuos de hierro como materias primas principales, se preparó la vitrocerámica CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (CMAS) con una tasa de utilización de residuos sólidos superior al 70%, y se investigaron los efectos del contenido de Cr₂O₃ en la nucleación y cristalización de la vitrocerámica mediante difracción de rayos X (DRX). La investigación indica que las principales fases cristalinas de CMAS son todas piroxeno, y el contenido de Cr₂O₃ aumenta en un cierto rango, lo que promueve la capacidad de cristalización de los cristales en vidrio. Además, el aumento del contenido de Cr₂O₃ dentro de un cierto rangopromueve la cristalización de cristales en vidrio.

INTRODUCCIÓN

Debido a que la principal fase cristalina es el piroxeno, las vitrocerámicas CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (CMAS) tienen una amplia variedad de aplicaciones en metalurgia, materiales de construcción e industria química [1]. Las CMAS pueden producirse a partir de residuos sólidos, como cenizas volantes [2], lodos rojos [3], escorias residuales [4], etc.

La escoria de acero inoxidable de descarburación por argón-oxígeno (AODS) es una escoria refinada de descarburación por argón-oxígeno en la producción de acero inoxidable. La AODS contiene una gran cantidad de CaO, SiO₂, Al₂O₃, y MgO, puede utilizarse como vitrocerámica de escoria CMAS. Las escorias de hierro son otro residuo típico de la industria siderúrgica. Por ejemplo, los estériles de hierro tipo Anshan (AIT) tienen un alto contenido en sílice (SiO₂ > 80 % en peso) [6], que puede utilizarse como materia prima para ajustar el contenido de óxido de silicio en las vitrocerámicas de escoria CMAS.

Para las CMAS, debido a la débil capacidad de autocristalización de la fase cristalina principal de piroxeno, es necesario añadir un agente nucleante apropiado para promover la cristalización completa de la vitrocerámica [1]. La influencia del Cr₂O₃ en la cristalización de CMAS investigada por muchos estudiosos se concentra principalmente en la cantidad de cristales, la micromorfología y la resistencia. Sin embargo, rara vez se estudia el mecanismo de cristalización de la vitrocerámica.

En este trabajo, se prepara CMAS con una proporción de utilización de residuos sólidos superior al 70% a partir de AODS y AIT, y también se investiga el efecto del Cr₂O₃ como agente nucleante en la cristalización de CMAS.