發(fā)布時間：2020-08-25 18:07

【摘要】：我國磷化工行業(yè)迅速發(fā)展的同時也面臨著生產過程中大量磷化工固體廢物產生對環(huán)境造成污染的問題。云南是我國重要的磷化工產業(yè)基地,黃磷生產過程中,黃磷爐渣產生量大,由于無法及時得到處理導致這些爐渣處于長期堆存的狀態(tài),而這種堆存方式會對周圍環(huán)境以及人類健康產生嚴重危害。目前對黃磷爐渣的綜合利用途徑主要是用于生產水泥、混凝土等附加值相對較低的產品。研究證實以黃磷爐渣為原料制備微晶玻璃可以充分發(fā)揮黃磷爐渣的資源化價值,但在其制備過程中基礎玻璃核化、晶化溫度高以及能耗大等問題也隨之而來,在一定程度上限制了黃磷爐渣高附加值利用。本文基于堿金屬氧化物可以有效降低熔渣熔點同時也可能促進黃磷爐渣基礎玻璃析晶的作用,選取K_2O、Na_2O、Li_2O三種堿金屬氧化物,考察其對黃磷爐渣微晶玻璃析晶行為的影響;同時借助有限元方法建立添加K_2O的基礎玻璃溫度場模型,確定核化、晶化過程的最佳升溫速率范圍。本論文旨在降低黃磷爐渣基礎玻璃核化、晶化溫度,減少耗能,最終為黃磷爐渣微晶玻璃制備過程中熱處理工藝參數的優(yōu)化提供理論指導。結果發(fā)現:隨著K_2O添加量的增加,黃磷爐渣基礎玻璃析晶活化能呈現先減小后增大得趨勢,當外加K_2O的添加量達到3 wt%時,析晶峰溫度最低,析晶活化能最低,析晶能力最強,主晶相類型為硅灰石;隨著Na_2O添加量的增加,黃磷爐渣基礎玻璃析晶活化能呈現遞減趨勢,當Na_2O的添加量為5 wt%時微晶玻璃的晶體微觀結構最佳,晶體結構整齊、致密;隨著Li_2O添加量增加,黃磷爐渣基礎玻璃析晶活化能呈現遞減趨勢,當Li_2O的添加量達到7 wt%時析晶峰溫度最低,析晶活化能最低,析晶能力最強,晶相類型為硅灰石。借用有限元方法分析發(fā)現:添加3 wt%和6 wt%K_2O黃磷爐渣基礎玻璃在核化加熱階段(25~780℃)的加熱速率范圍應分別控制在2.65~5.59℃/min、2.55~5.47℃/min;晶化加熱階段(780~975℃)的加熱速率范圍應分別控制在0.84~3.95℃/min、0.96~4.54℃/min可使△T_h、△T_j控制在1~10℃以內。實驗結果顯示在晶化、核化升溫速率較低的情況下可以得到晶體排列更加致密有序的微晶玻璃。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X705
【圖文】：

技術路線圖

由圖 2.1 可知主體制備工藝主要有三部分，分別為配料混料、基礎玻璃制備以及微晶玻璃制備：（1） 配料混料：將爐渣經干燥、粉碎后過 180 目篩并取篩下物備用，根據設計配比稱取原料并放入混樣機中進行均勻混合。（2） 基礎玻璃的制備：原料混合均勻后倒入剛玉坩堝，置于 1350℃的高溫下進行熔制，保溫 2.5h 澄清均化后立即轉移熔融后的玻璃液到已預熱至 600℃的模具中澆注成型，再隨即將其置入 600℃的馬弗爐中退火兩小時，隨爐冷卻制得微晶玻璃樣品。（3） 微晶玻璃制備：根據差熱分析數據，核化溫度為在玻璃轉變溫度 Tc附近提高 50℃左右，晶化溫度為析晶峰溫度 Tp附近[97]，采用熔融法對基礎玻璃樣品進行微晶化（核化、晶化）處理，退火后得到微晶玻璃試樣。

圖 3.1 不同含量 K2O 基礎玻璃 DTA 曲線Fig.3.1 DTA curves of different content of K2O basic glass.2 析晶動力學分析在玻璃向晶相轉變的過程中，需要以高于或等于析晶活化能 E 的能量超越進而析晶，可見基礎玻璃的析晶活化能 E 對研究玻璃析晶過程的重要性。據 Kissinger 方程，利用差熱分析時不同升溫速率β對應不同的析晶峰溫度制 K0、K3、K6 和 K9 黃磷爐渣基礎玻璃的 ln(Tp2/β)-(l/Tp)直線圖，如圖 3.2繪制所得的四條直線斜率 E/R 計算得到四個黃磷爐渣基礎玻璃樣品的析晶能 E，如表 3.2 所示。通過計算可得 K0 黃磷爐渣基礎玻璃試樣的析晶活化能 E 值為 385.7ol，K3 基礎玻璃試樣的 E 值為 381.67 kJ/mol，K6 基礎玻璃試樣的 E 值為.03 kJ/mol，K9 基礎玻璃試樣的析晶活化能 E 為 743.01 kJ/mol。由表 3.2 可知添加量 K2O 的增加，黃磷爐渣基礎玻璃試樣的析晶活化能 E 先降低后升高

【參考文獻】

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本文編號：2804019