本文關(guān)鍵詞：利用電瓷廢料合成多孔莫來石陶瓷的研究

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【摘要】：我國是世界上的陶瓷大國,隨著行業(yè)的持續(xù)發(fā)展,產(chǎn)生了大量陶瓷廢料,為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)陶瓷業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,進(jìn)行有效的廢物利用迫在眉睫。目前利用無機(jī)固體廢棄物的研究大多集中在粉煤灰和煤矸石上,但是電瓷廢料的產(chǎn)量也在與日俱增,如能利用電瓷廢料制備多孔莫來石陶瓷對(duì)于響應(yīng)國家節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略號(hào)召,實(shí)現(xiàn)電瓷廢料的利用價(jià)值,降低合成多孔莫來石陶瓷的成本有著重要意義。本文以電瓷廢料為主要原料,通過添加羧甲基纖維素和石墨為造孔劑,采用不同的成型工藝制備了多孔莫來石陶瓷;研究了造孔劑種類及其添加量、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、鋁硅比等對(duì)制備的多孔莫來石陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能的影響;研究了凝膠注模工藝中固相含量和pH值對(duì)漿料粘度的影響;分析了膠凝機(jī)理并確定了引發(fā)劑和催化劑的用量;對(duì)比了干壓成型法和凝膠注模法兩種成型工藝制備的多孔莫來石陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)劣。得到以下結(jié)論:(1)石墨作為造孔劑制備的多孔莫來石陶瓷在結(jié)構(gòu)和性能上要優(yōu)于羧甲基纖維素。造孔劑含量在20wt%時(shí),綜合性能更佳。當(dāng)溫度達(dá)到1400℃時(shí),試樣的氣孔率為45.18%,體積密度為1.89g/cm3,耐壓強(qiáng)度為11.25MPa,試樣的綜合性能最佳,莫來石的物相含量最高。在保證多孔陶瓷的綜合性能的條件下,加上節(jié)約能源的考慮,選取4h為最佳保溫時(shí)間。隨著氧化硅的加入,當(dāng)鋁硅比為3:2時(shí),試樣中的莫來石相含量達(dá)到最大,試樣的綜合物理性能最佳。(2)在凝膠注模成型工藝中,料漿的固相含量和pH值會(huì)影響其粘度。當(dāng)固相含量由50wt%增加到60wt%時(shí),黏度由150mPa·s增大到約340mPa·s,當(dāng)固相含量超過60wt%時(shí),黏度增大得很快,為了滿足成型所需黏度以及高的固相含量,選擇固相含量為60wt%。隨著pH的升高,黏度先減小,當(dāng)pH值達(dá)到9左右時(shí),此時(shí)顆粒間的靜電作用最強(qiáng),固體顆粒分散均勻,黏度較低,漿料相對(duì)穩(wěn)定。(3)隨著引發(fā)劑加入量的增加,陶瓷漿料的膠凝時(shí)間越來越短。當(dāng)引發(fā)劑的加入量由0.6wt%增加到0.7wt%時(shí),膠凝時(shí)間由25min減少到20min,變化幅度較小,綜合考慮,選擇膠凝時(shí)間為25min,此時(shí)的引發(fā)劑的最佳加入量為0.6wt%。隨著催化劑加入量的增加,陶瓷漿料的膠凝時(shí)間越來越短。當(dāng)催化劑的加入量在0.3wt%到0.5wt%之間時(shí),膠凝時(shí)間變化幅度較小,實(shí)驗(yàn)易于控制。因此,綜合考慮,當(dāng)膠凝時(shí)間選擇25min時(shí),此時(shí)催化劑的最佳加入量為0.4wt%。(4)在最佳參數(shù)條件下,凝膠注模法制備的試樣的氣孔率為51.40%,相比于采用干壓成型法制備的試樣的氣孔率高了約10%;體積密度為1.54g/cm3,而干壓成型法制備的試樣的體積密度為2.01g/cm3;耐壓強(qiáng)度為17.99MPa,兩者強(qiáng)度相差不大。凝膠注模法制備的試樣在性能上和采用干壓成型法制備的試樣相比更具優(yōu)勢(shì),在保持高氣孔率和低體積密度的情況下有著較高的強(qiáng)度,是一種更為理想的成型方法。
【關(guān)鍵詞】：莫來石 多孔陶瓷 造孔劑 干壓成型 凝膠注模
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 國內(nèi)外利用陶瓷廢料的研究現(xiàn)狀及水平10-11
• 1.2 莫來石的概述11-15
• 1.2.1 莫來石的晶體結(jié)構(gòu)和性能11-12
• 1.2.2 莫來石的應(yīng)用12-13
• 1.2.3 莫來石的制備方法13-15
• 1.3 多孔陶瓷的概述15-22
• 1.3.1 多孔陶瓷的分類15-16
• 1.3.2 多孔陶瓷的應(yīng)用16-18
• 1.3.3 多孔陶瓷的制備方法18-22
• 1.4 選題的意義及目的22
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容22-24
• 2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及表征方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容24-29
• 2.1.1 原料24-25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備25
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)25-29
• 2.2 表征方法29-32
• 2.2.1 體積密度和氣孔率的測(cè)定29
• 2.2.2 耐壓強(qiáng)度的測(cè)定29-30
• 2.2.3 物相組成分析30
• 2.2.4 顯微結(jié)構(gòu)分析30
• 2.2.5 粘度測(cè)試30-32
• 3 干壓成型制備多孔莫來石陶瓷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論32-44
• 3.1 造孔劑選擇32-36
• 3.1.1 不同造孔劑對(duì)多孔莫來石陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)的影響32-33
• 3.1.2 造孔劑含量對(duì)多孔莫來石陶瓷的氣孔率及體積密度的影響33-34
• 3.1.3 造孔劑含量對(duì)多孔莫來石陶瓷的耐壓強(qiáng)度的影響34-36
• 3.2 燒結(jié)溫度對(duì)多孔莫來石陶瓷的結(jié)構(gòu)及性能的影響36-39
• 3.2.1 燒結(jié)溫度對(duì)物相組成的影響36-37
• 3.2.2 燒結(jié)溫度對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的影響37-38
• 3.2.3 燒結(jié)溫度對(duì)物理性能的影響38-39
• 3.3 保溫時(shí)間對(duì)多孔莫來石陶瓷的物相組成及性能的影響39-40
• 3.3.1 保溫時(shí)間對(duì)物相組成的影響39
• 3.3.2 保溫時(shí)間對(duì)物理性能的影響39-40
• 3.4 鋁硅比對(duì)多孔莫來石陶瓷的結(jié)構(gòu)及性能的影響40-43
• 3.4.1 鋁硅比對(duì)物相組成的影響41
• 3.4.2 鋁硅比對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的影響41
• 3.4.3 鋁硅比對(duì)物理性能的影響41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4 凝膠注模法制備多孔莫來石陶瓷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論44-50
• 4.1 固相含量對(duì)漿料黏度的影響44-45
• 4.2 pH對(duì)漿料黏度的影響45
• 4.3 膠凝機(jī)理45-46
• 4.4 膠凝過程的控制46-47
• 4.4.1 引發(fā)劑的加入量對(duì)膠凝時(shí)間的影響46-47
• 4.4.2 催化劑的加入量對(duì)膠凝時(shí)間的影響47
• 4.5 不同的成型方法制備的多孔莫來石陶瓷的對(duì)比分析47-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 5 結(jié)論與展望50-52
• 5.1 結(jié)論50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-58
• 碩士期間發(fā)表論文情況58-60
• 致謝60

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本文編號(hào)：922908