【摘要】：煤矸石是一種工業(yè) 三廢‖(廢氣、廢液、廢渣)俱全的廢棄物,已經(jīng)帶來了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題。堇青石質(zhì)多孔陶瓷既有堇青石自身較低的熱膨脹系數(shù)和低的介電常數(shù)同時(shí)也具備多孔陶瓷高的比表面和孔道結(jié)構(gòu),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多孔陶瓷催化劑載體,太陽能蓄熱材料等。因此采用較低成本的原料-工業(yè)固體廢棄物去制備多孔堇青石質(zhì)陶瓷具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。本研究以煤矸石為主要原料,以鋁礬土、堿式碳酸鎂為配料,通過有機(jī)泡沫浸漬法制備堇青石質(zhì)多孔陶瓷。探討了漿料固相含量、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間、酸浸時(shí)間、酸矸比及酸浸溫度對所制備多孔陶瓷性能和結(jié)構(gòu)的影響。采用TG/DSC熱分析儀、X射線衍射儀和SEM掃描電鏡等手段研究了燒結(jié)過程中的物相結(jié)構(gòu)的演變及微觀結(jié)構(gòu)變化的特性,且通過顯氣孔率和抗壓強(qiáng)度對堇青石多孔陶瓷的性能進(jìn)行了表征,得出以下結(jié)論。(1)研究了燒結(jié)溫度和時(shí)間對堇青石陶瓷物相形成的影響。隨著燒結(jié)溫度的升高,原料中各成分相互反應(yīng),在1150℃開始生成堇青石相,堇青石含量隨溫度逐漸增加,且堇青石與鎂鋁尖晶石的比值也逐漸提高;樣品顯氣孔率隨之減小,而抗壓強(qiáng)度提高,但在1200℃時(shí)反常,這是由于天然煤矸石原料中的雜質(zhì)在高溫下產(chǎn)生大量液相造成樣品表面出現(xiàn)液泡所導(dǎo)致的顯氣孔率異常增大。而延長燒結(jié)時(shí)間(≥2 h)對樣品的物相及性能(顯氣孔率與抗壓強(qiáng)度)并無顯著影響。(2)研究了漿料固相含量的影響。隨著漿料固相含量從45 wt.%增加至60wt.%,多孔陶瓷的顯氣孔率和抗壓強(qiáng)度均增加。主要原因是漿料固相含量的增加,海綿模板孔筋上所吸附的漿料厚度增加,在后期燒結(jié)中海綿被排除后,孔筋上吸附較厚漿料的素坯在燒結(jié)過程中其骨架收縮較小,形成致密的孔筋,因而其顯氣孔率與抗壓強(qiáng)度均增大。當(dāng)漿料固相含量為60 wt.%時(shí),可制備出顯氣孔率為73.69%、抗壓強(qiáng)度為2.23 MPa的堇青石多孔陶瓷。(3)研究了煤矸石原料中雜質(zhì)含量對多孔陶瓷樣品燒結(jié)特性和性能的影響。煤矸石中雜質(zhì)的存在對陶瓷的高溫?zé)Y(jié)特性有顯著影響。論文通過酸浸處理?xiàng)l件(酸浸時(shí)間、酸矸比和酸浸溫度)調(diào)控煤矸石中雜質(zhì)含量,結(jié)果表明延長酸浸處理時(shí)間、提高酸矸比和提高酸浸處理溫度均能提高雜質(zhì)去除率,制備多孔陶瓷樣品的顯氣孔率和抗壓強(qiáng)度同時(shí)提高;隨著雜質(zhì)去除率從40.11%增加至53.73%,樣品顯氣孔率從83.55%逐漸減小至76.40%,而抗壓強(qiáng)度呈增加趨勢。其中酸矸比對除雜率的影響最大,其次酸浸時(shí)間,最后是酸浸溫度。除雜率為40.11%時(shí)所制備樣品的顯氣孔率(83.55%)最大,其抗壓強(qiáng)度為2.31MPa;除雜率為47.21%時(shí)所制備樣品的抗壓強(qiáng)度(3.68 MPa)最大,其顯氣孔率為79.31%。(4)對以煤矸石為原料燒結(jié)堇青石多孔陶瓷的機(jī)理探討。堇青石陶瓷的形成溫度一般為1300℃,而本論文中在1150℃就觀察到堇青石相的形成。這是由于煤矸石原料中多種雜質(zhì)成分起到助燒劑的作用,在陶瓷燒結(jié)過程中形成的液相利用自身的表面張力把參與反應(yīng)的固體顆粒拉近,為堇青石的形成傳遞介質(zhì),促使堇青石晶核的不斷產(chǎn)生與長大,降低堇青石燒成溫度和提高坯體的致密度。此外雜質(zhì)促進(jìn)方鎂石MgO與剛玉Al2O3的活性,在較低溫度下形成的鎂鋁尖晶石與無定形SiO2的反應(yīng)也降低了堇青石的燒結(jié)溫度。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.65

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 鄭仕遠(yuǎn),陳健,潘偉;濕化學(xué)方法合成及應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2000年09期

2 秦建良;;煤矸石的危害及綜合利用現(xiàn)狀[J];廣州化工;2015年04期

3 付天嶺;吳永貴;歐莉莎;洪冉;趙錚;;不同氧化還原環(huán)境對煤矸石污染物質(zhì)釋放的影響[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2012年10期

4 廖傳惠;張勇;龐捷;;大宗工業(yè)固體廢物綜合利用的對策建議——以四川省為例[J];環(huán)境保護(hù);2013年06期

5 史志銘,梁開明,顧守仁;液相燒結(jié)中液相成份對堇青石相變和陶瓷顯微組織的影響[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年10期

6 朱新文,江東亮,譚壽洪,張兆泉;孔結(jié)構(gòu)可控的網(wǎng)眼多孔陶瓷的制備[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2002年01期

7 朱小龍,蘇雪筠;多孔陶瓷材料[J];中國陶瓷;2000年04期

8 殷海榮;陳平;;榆林煤矸石的綜合開發(fā)利用[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年02期

9 張巍;;堇青石合成的研究進(jìn)展[J];巖石礦物學(xué)雜志;2014年04期

，

本文編號：2373644