鐵尾礦是鐵礦石選礦過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物,其大量堆存嚴(yán)重影響我國礦業(yè)的發(fā)展。本文以鐵尾礦和石墨粉為原料,通過泡沫注凝-碳熱還原反應(yīng)燒結(jié)工藝制備了高導(dǎo)熱鐵尾礦多孔陶瓷。該成果可作為復(fù)合相變材料的支撐載體應(yīng)用于太陽能水熱地板采暖系統(tǒng)等綠色節(jié)能領(lǐng)域,從而將危害環(huán)境的工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)能環(huán)保新材料,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文首先以泥狀細(xì)顆粒鐵尾礦和石墨粉為原料,采用冷壓成型-氣氛保護(hù)燒結(jié)工藝制備了鐵尾礦陶瓷,通過X射線衍射分析測定產(chǎn)物的物相組成及其含量,研究了石墨含量、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間對反應(yīng)產(chǎn)物的影響,確定了合適的原料配比與燒結(jié)工藝;其次,通過泡沫注凝-碳熱還原反應(yīng)燒結(jié)工藝制備了鐵尾礦多孔陶瓷,并研究了原料配方、料漿固相含量對多孔陶瓷性能的影響;最后對鐵尾礦多孔陶瓷熱導(dǎo)率進(jìn)行了理論計(jì)算和測量。研究結(jié)果表明,燒結(jié)溫度是影響鐵尾礦與石墨反應(yīng)生成SiC的重要因素。該反應(yīng)的起始溫度約為1500 ℃,隨著燒結(jié)溫度升高,產(chǎn)物中SiO2含量減少,SiC含量增多。1600℃時(shí),SiC含量最高,是較為理想的燒結(jié)溫度;延長保溫時(shí)間可以使反應(yīng)更加充分,在石墨含量為25 wt.%、燒結(jié)溫度為1600℃的條件... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１鐵尾礦粒度分布圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｒｏｎ?ｔａｉｌｉｎｇｓ??

?１０００?３０〇８??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｓｉｚｅ?（ｐｍ）??圖２．１鐵尾礦粒度分布圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｒｏｎ?ｔａｉｌｉｎｇｓ??２．１．２石墨粉顆粒直徑分析??石墨粉為等靜壓石墨粉，具有高導(dǎo)熱的優(yōu)點(diǎn)，是由廢棄石墨模具破碎后得到??的，破碎后的石墨顆粒相對較為粗大，為了得到較細(xì)的石墨顆粒進(jìn)行試驗(yàn)，需要??對其進(jìn)行球磨４８ｈ后，過２００目篩子，然后將過篩后得到的石墨粉裝入樣品袋保??存。利用激光粒度分析儀測定石墨粉的顆粒直徑分布，結(jié)果如圖２．２所示。通過??分析發(fā)現(xiàn)，這種石墨粉顆粒直徑呈近似雙肩峰狀態(tài)分布于〇．１?＠￣１２６．２ｐｍ，其中??直徑在７．８?ｐｍ和４４．７嘩的顆粒居多。??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｓｔｚｇ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｆｅｏｎ??５?／－ｖ?－?１００??，３：?＇８〇??ｌ?＾?／?＼?６〇??＞?Ｉ！?ｊ?＼?？：??＾．１?１?１０?１００?１?０００?３０〇８??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｓｉｚｅ?（ｐｍ）??圖２．２石墨粉粒度分布圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄ

了?６０％，所以該地區(qū)鐵尾礦屬于高硅鐵尾礦，可以與石墨粉發(fā)生碳熱還原反應(yīng)生??成ＳｉＣ，這為利用北京地區(qū)鐵尾礦制備高導(dǎo)熱多孔陶瓷提供了可能。??利用Ｘ射線衍射分析測定鐵尾礦粉的物相組成。圖２．３是鐵尾礦的Ｘ射線衍??射分析圖，從圖中可以看出它的組分十分復(fù)雜，主晶相是石英，次晶相包含許多??黏土礦物，如方解石、斜綠泥石、鈉長石、長石等等。細(xì)顆粒鐵尾礦中的黏土礦??物有利于多孔陶瓷在成形時(shí)提高它的塑性，這為其在制作多孔陶瓷、水熱地板等??領(lǐng)域提供了合適的原料組成。??表２－２北京地區(qū)鐵尾礦的主要成分??Ｔａｂｌｅ?２－２?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｒｏｎ?ｔａｉｌｉｎｇｓ?ｉｎ?Ｂｅｉｊｉｎｇ?ａｒｅａ??Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｓｉ〇２?Ｆｅ：〇３?ＡＩ２Ｏ３?ＣａＯ?ＭｇＯ?Ｋ：０?Ｎａ２〇?Ｐ２Ｏ５?ｏｔｈｅｒｓ??Ｗｔ．％?６１．１８?１０．８２?９．５４?７．６６?６．１２?２．０６?１．１７?０．４５６?０．９９４??奉－Ｑｕａｒｔｚ??？?－Ｃａｌｃｉｔｅ??？－Ｃｌｉｎｏｃｈｌｏｒｅ??Ｖ－Ａｌｂｉｔｅ??？－Ｆｅｌｄｓｐａｒ??Ａ??Ｕ’奴［ｊｕ—丄

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鐵礦廢石及尾礦資源綜合利用與綠色礦山建設(shè)[J]. 張以河,胡攀,張娜,陳飛旭,王新珂,周繼超.  資源與產(chǎn)業(yè). 2019(03)
[2]北京地區(qū)細(xì)顆粒鐵尾礦燒結(jié)過程與機(jī)理研究[J]. 李潤豐,周洋,李世波,李翠偉,黃振鶯.  建筑材料學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]CaCO3作造孔劑制備SiOC塊體多孔陶瓷[J]. 李家科,劉欣,朱航,郭平春,王艷香.  中國陶瓷. 2017(04)
[4]我國鐵尾礦排放現(xiàn)狀及綜合利用研究[J]. 張杰西,趙斌,房彬.  再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì). 2015(09)
[5]密云水庫上游鐵尾礦各粒級組分重金屬研究[J]. 聶義寧,張愛星,高陽,季宏兵.  環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2015(08)
[6]明膠溶液濃度對其發(fā)泡性能的影響[J]. 姚云真,裘婷婷.  明膠科學(xué)與技術(shù). 2014(04)
[7]高摻量鐵尾礦陶粒濾料的制備[J]. 張學(xué)董,朱曉麗,么琳,黃新冉.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2014(15)
[8]利用碳?xì)饣磻?yīng)熱力學(xué)的影響因素調(diào)控鐵氧化物的碳熱還原熱力學(xué)[J]. 布林朝克,郭婷.  礦冶工程. 2014(01)
[9]真空碳熱還原過程中二氧化硅的揮發(fā)行為[J]. 羅啟,劉大春,曲濤,田陽,楊斌,戴永年.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(08)
[10]多孔陶瓷熱導(dǎo)率的影響因素及其有效熱導(dǎo)率的數(shù)值計(jì)算方法[J]. 吳俊彥,陳斐,沈強(qiáng),張聯(lián)盟.  現(xiàn)代技術(shù)陶瓷. 2011(04)

博士論文
[1]高熱導(dǎo)率SiC陶瓷材料制備及應(yīng)用研究[D]. 李其松.山東大學(xué) 2016

碩士論文
[1]利用北京地區(qū)細(xì)顆粒鐵尾礦制備多孔陶瓷工藝及性能研究[D]. 孫智勇.北京交通大學(xué) 2017
[2]莫來石多孔陶瓷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能研究[D]. 楊鳳坤.北京交通大學(xué) 2012
[3]綜合利用齊大山鐵礦礦業(yè)廢渣生產(chǎn)燒結(jié)空心磚的研究[D]. 田雨澤.東北大學(xué) 2006



本文編號：3091021