发泡剂对冶炼渣制备多孔陶瓷性能影响研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:tianjinajun
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随着我国经济的不断发展,科学发展理念的进一步推广,如何提高资源的利用率发展循环经济成为我国众多科研领域的研究热点。本论文以某厂冶炼渣为主要原料,Na2CO3、SiC为发泡剂,添加适量陶瓷废料粉进行调质,研制冶炼渣多孔陶瓷材料配方,确定冶炼渣与陶瓷粉的最佳掺量比例。通过实验研究了不同冶炼渣掺量、不同发泡剂的掺加量和不同的烧结程序对多孔陶瓷的影响,并对实验样品的体积密度、抗压强度、吸水率、孔隙率进行测定,利用XRD、光学显微镜、红外光谱分析、光热测量系统等现代分析技术对样品的物相结构和微观形貌分析表征。采用控制变量法,利用TOM-AC热台分析仪观察不同冶炼渣掺量的样品配合料在不同温度下的形态变化,确定配合料软化点与膨胀比例;对配合料分别进行DSC与TG分析确定升温制度;研究温度、升温速率、保温时间三因素对样品物理性能影响设计正交试验研究其影响因子与最佳组合;对不同冶炼渣掺量的样品进行XRD检测,分析其晶相变化趋势。结合制备得到的样品物理性能参数与孔径分布等特点得出结论:配合料以冶炼渣与陶瓷废料按1:1比例混合,加入少量助溶剂与发泡剂,按升温速率10℃/min、发泡温度1000℃、保温30min可以得到可以得到性能优良的多孔陶瓷样品。其体积密度、吸水率、抗压强度分别为0.73g/cm3、64%、13.06MPa。建立VFT反比例模型,分别对不同掺量Na2CO3、SiC的配合料进行分析检测,得出结论:随着Na2CO3掺量由1%增加至5%,配合料胚体软化点温度由810℃下降至786℃,烧成黏度区间变大,其中Na2CO3添加量为4%wt.时烧结发泡区间达到最大值6771106℃,样品以透辉石Ca3Si3O9与次透辉石CaFe(Si2O6)相为主,还有少量石英相;以SiC为发泡剂时,随着SiC掺量由1%增加至4%,样品强度降低,由15.04MPa降低至5.06MPa,烧结温度区间减小,烧结温度范围减小了17.23%。样品晶相主要为钠长石NaAlSi3O8与透辉石Ca3Si3O9。对比研究碳酸钠、碳化硅为发泡剂在冶炼渣基多孔陶瓷中发泡效果,综合其物理性能与膨胀比率以碳酸钠作为发泡剂较为合适,由于碳酸钠的分解温度与配合料软化温度相匹配,而且分解速率稳定,在实验中可行性较高。目前国内外学者多以废玻璃、粉煤灰等高硅含量固体废弃物为原料研制多孔陶瓷,少有研究以冶炼渣为原料研制多孔陶瓷。本研究在前期做了大量的以冶炼渣为主要原料配以其他固体废弃物进行调质研制多孔陶瓷,并得到了性能优良的试验样品。实验中固体废弃物使用比率达到百分之九十以上,不仅得到了优质的多孔陶瓷样品,而且为冶炼渣的回收处理找到了新途径,为后期工业化生产提供理论依据。
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