針對富集高毒性CN~-和重金屬的高硅尾渣資源化利用存在的問題,本文在研究高硅尾渣化學組成特點的基礎(chǔ)上,采用半干壓成型-高溫燒結(jié)工藝制備出一種高硅尾渣摻量高達60wt%,強度高,吸水率低的無害化陶瓷制品。同時,研究了坯料的化學組分、燒成制度與陶瓷制品性能的關(guān)系。并且,借助X射線熒光分析(XRF)、X射線衍射分析(XRD)和熱重-差示掃描量熱分析(TG-DSC)等現(xiàn)代測試手段,進一步研究了影響陶瓷制品性能的因素與機理,著重探討了硫的釋放規(guī)律與陶瓷制品性能之間的關(guān)系。首先,對高硅尾渣的化學組成和礦物組成進行分析,然后研究了高硅尾渣的工藝性能和燒成性能等陶瓷化性能。試驗結(jié)果表明,高硅尾渣主要含石英、長石、硫鐵礦。其化學成分與建筑陶瓷坯料相近,且細度細,流動性好,生坯干燥收縮率小、干燥敏感系數(shù)小、干燥強度高。在1120℃,保溫15 min的燒成條件下,陶瓷制品的吸水率低至1.00%,抗折強度高達56.7 MPa。坯體在燒結(jié)過程中,氰化物分解,重金屬被燒結(jié)固化。利用高硅尾渣燒制陶瓷,有望實現(xiàn)高硅尾渣的無害化、資源化利用。其次,研究了坯料組成與陶瓷制品性能的關(guān)系。探討了輔助原料種類及摻量,燒成制度和高硅尾渣陶瓷制品性能三者之間的關(guān)系。試驗結(jié)果表明,高硅尾渣中硫鐵礦含量高、燒失量大,燒成溫度低,且在高溫燒制過程中易出現(xiàn)黑心、鼓包、變形等缺陷。鋁礬土的摻入有助于提高坯料的燒成溫度,萊陽土和浮選尾渣的摻入有助于抑制黑心、鼓包缺陷的產(chǎn)生,可顯著優(yōu)化高硅尾渣陶瓷制品的綜合性能。通過降低燒成溫度和調(diào)整燒成時間可進一步提升陶瓷制品的綜合性能。最后,研究了黑心成因及影響因素。研究了硫的釋放規(guī)律,黑心形成機理及其對陶瓷制品性能的影響。試驗結(jié)果表明:粉狀松堆高硅尾渣中硫鐵礦含量高,其在384.5℃附近大量、快速分解,硫以SO_2的形式釋放;壓實坯體中硫鐵礦的分解速率受成型壓力、坯體厚度、輔助原料種類、燒成溫度、燒成時間、窯內(nèi)氧氣濃度等因素影響。實際煅燒過程中,坯體內(nèi)部硫未完全釋放,部分Fe~(2+)未完全氧化成Fe~(3+),造成黑心、鼓包缺陷,從而降低陶瓷制品的綜合性能。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU522.2;TQ174.7
【部分圖文】：

圖 2-1 樣品的制備工藝流程圖2.2.1 原材料的預處理陶瓷原料體系中，要求原料細度小。本試驗原材料預處理過程中，控制其45 μm 篩余量為 4~8wt%。由于原材料性狀不同，預處理方式有所不同，原材料處理后的細度測試結(jié)果見表 2-3。表 2-3 預處理后輔助原料細度原料種類 45 μm 篩余量/wt% 比表面積/(m2/kg)高硅尾渣 3.5 700.6長石 6.8 491.0鋁礬土 16.8 747.6萊陽土 5.2 581.3石英 4.2 652.9浮選尾渣 4.5 620.5

制陶瓷的可行性，分析燒制陶瓷可能存在的問依據(jù)和理論基礎(chǔ)。主要組分和主要礦物見表 3-1 和圖 3-1。根據(jù)表渣的主要礦物為石英、硫鐵礦（FeS2）、鈉長石要組分與當陽坯料相近，可作為燒制陶瓷瓦的高、燒失量高，Al2O3含量偏低。表 3-1 高硅尾渣的主要組分（wt%）Al2O3Fe2O3CaO MgO K2O Na2O 10.65 7.24 2.45 1.17 2.62 1.84 11.35 7.70 2.44 1.05 2.95 1.61 17.21 1.81 2.86 1.11 1.67 0.66 湖北省當陽市某陶瓷瓦廠。

3-2 不同批次高硅尾渣樣品燒成效段時間后不同批次的高硅尾渣含水率后，出廠的高硅尾渣含水率穩(wěn)定為 2節(jié)省工廠用水量，降低生產(chǎn)成本；堆，為 11.59~18.81wt%，可考慮干法制粉表 3-4 不同批次尾渣含水率（wt%）3# 4# 5# 6# 7# 15.15 13.08 18.81 16.64 16.84 1

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本文編號：2811417