發(fā)布時(shí)間：2018-03-10 14:23

  本文選題：紅柱石　切入點(diǎn)：顆粒級配　出處：《武漢理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：火力發(fā)電、水泥、煤炭、采礦等行業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí),向空氣中排放了大量的高溫含塵氣體,給人類健康和自然環(huán)境造成了極大的危害。為了經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展,必須進(jìn)行高溫?zé)焿m過濾。目前,研究較多的除塵技術(shù)包括旋風(fēng)除塵、靜電除塵、濕法除塵、介質(zhì)過濾除塵等,相比前幾種除塵技術(shù),介質(zhì)過濾除塵具有除塵效率高(除塵效率為90%~99%)、無二次污染、充分利用資源、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。過濾除塵技術(shù)的核心在于高溫除塵材料。多孔陶瓷材料具有生產(chǎn)成本低、過濾效率高、孔徑均勻且易于控制、使用壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn),是用于高溫?zé)焿m過濾的最佳選擇。紅柱石具有良好的高溫機(jī)械性能及體積穩(wěn)定性、優(yōu)異的耐酸堿性以及抗熱震性好等特點(diǎn),我國紅柱石礦產(chǎn)資源儲量豐富,將紅柱石原料用于制備高溫除塵用多孔陶瓷具有巨大的開發(fā)前景。本文試圖以紅柱石為主要原料,采用顆粒堆積法結(jié)合造孔劑法制備氣孔率高、抗折強(qiáng)度高、抗熱震性能好的高溫除塵用紅柱石多孔陶瓷支撐體,在其表面涂覆了纖維膜層及過濾層,制備了孔梯度的陶瓷過濾材料。采用現(xiàn)代測試技術(shù)研究紅柱石多孔陶瓷的組成、結(jié)構(gòu)與性能,探討了成孔機(jī)理及纖維膜、過濾層與支撐體的結(jié)合機(jī)理。以新疆庫爾勒紅柱石精礦、星子高嶺土、桂廣滑石、工業(yè)Al2O3、PSZ、燒結(jié)板狀剛玉為原料設(shè)計(jì)了X和Y兩個(gè)系列配方,采用顆粒堆積法,半干壓成型制備了高溫?zé)焿m過濾用紅柱石多孔陶瓷支撐體,經(jīng)不同溫度燒成后,測試了樣品的吸水率、氣孔率、體積密度和抗折強(qiáng)度,采用XRD、SEM等現(xiàn)代測試技術(shù)研究了樣品的物相組成及顯微結(jié)構(gòu)。探討了不同紅柱石顆粒級配對樣品氣孔率、抗折強(qiáng)度及顯微結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)1420℃燒成的X2配方樣品(顆粒級配比為48目:250目=60:40,質(zhì)量百分比)的綜合性能最佳,吸水率8.09%,氣孔率18.26%,體積密度2.26g/cm3,抗折強(qiáng)度37.38MPa,樣品的主晶相為莫來石和堇青石,次晶相為α-石英;經(jīng)1460℃燒成的Y5樣品(顆粒級配比為48目:250目=35:65,質(zhì)量百分比)的綜合性能最佳,吸水率14.53%,氣孔率32.05%,體積密度2.21g/cm3,抗折強(qiáng)度41.09MPa,樣品主晶相為莫來石和堇青石,次晶相為硅酸鋯。SEM顯微結(jié)構(gòu)研究表明,X2樣品中的氣孔多為三維連通氣孔,存在一些孔徑100μm的大氣孔,孔徑分布較寬,孔徑大小為7.51~118.23μm;Y5樣品氣孔分布相對均勻,多為細(xì)小狹長的連通氣孔,孔徑大小6.43~44.16μm。顆粒堆積成孔的機(jī)理研究表明,欲獲得高氣孔率樣品,必須合理控制配料組成中粗細(xì)顆粒的比例,同時(shí)必須對原料顆粒球磨整形,使原料顆粒形狀近似球形或橢球形。在級配比實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,研究了添加造孔劑來提高樣品的氣孔率的方法。利用正交試驗(yàn)方法,以級配比、燒成溫度、石墨添加量(外加)、700目sic添加量(外加)為實(shí)驗(yàn)因素,設(shè)計(jì)了4因素3水平的正交試驗(yàn)方案,確定了最佳實(shí)驗(yàn)配方為a2(48目紅柱石60wt%、250目紅柱石10wt%、星子高嶺土13wt%、桂廣滑石13wt%、工業(yè)al2o34wt%、外加石墨30wt%、外加700目sic0.1wt%)。經(jīng)1360℃燒成的樣品吸水率22.86%,氣孔率39.16%,體積密度1.71g/cm3,抗折強(qiáng)度46.70mpa,30次熱震后(室溫~1000℃,風(fēng)冷)樣品的強(qiáng)度為40.42mpa,強(qiáng)度損失率為13.45%。樣品的主晶相為莫來石和堇青石,sem顯微結(jié)構(gòu)研究表明樣品中多為連通氣孔,氣孔分布較為均勻,孔徑大小為8.33~51.67μm。通過改變燒成溫度、紅柱石顆粒級配比,研究了提高樣品氣孔率的方法。在a2配方的基礎(chǔ)上,在1320~1420℃的溫度范圍內(nèi)探討了燒成溫度對樣品性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:改變燒成溫度并不能顯著提高樣品的氣孔率,但可顯著提高樣品的抗折強(qiáng)度,由1360℃的46.70mpa提高到1380℃的91.33mpa。設(shè)計(jì)了t系列新級配比配方,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)紅柱石顆粒級配比為48目(300μm):120目(125μm)=60:40(質(zhì)量百分比)時(shí),經(jīng)1280℃燒成的t2樣品吸水率和氣孔率達(dá)到最大,吸水率23.72%,氣孔率40.28%,體積密度1.70g/cm3,抗折強(qiáng)度39.34mpa,30次熱震后強(qiáng)度損失率3.69%,氣孔率40.31%。提高紅柱石多孔陶瓷氣孔率的途徑是增大細(xì)顆粒紅柱石的粒徑,細(xì)顆粒紅柱石的粒徑由63μm增大到125μm,樣品的氣孔率由39.16%增大至40.28%,且燒成溫度由1360℃降低到1280℃。以a1配方(燒成溫度1360℃)為多孔陶瓷支撐體,在其表面涂覆了纖維膜過渡層、再涂過濾層,研制了孔梯度的紅柱石多孔陶瓷。研究了燒成溫度、不同的纖維添加量及過濾層的涂覆方式對樣品結(jié)構(gòu)與性能的影響;測試了最佳樣品的耐酸耐堿性;采用sem及專業(yè)圖像分析軟件image-proplus6.0分析了基體、纖維過渡層和過濾膜的孔徑及分布。結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的陶瓷纖維過渡層、陶瓷顆粒過濾膜層與基體三者之間具有優(yōu)良的結(jié)合性能,過渡層中纖維添加量為80wt%,經(jīng)1080℃燒成后樣品性能最佳;紅柱石多孔陶瓷基體的孔徑為40~45μm,纖維過渡層的孔徑為7~9μm,過濾膜的孔徑為2.5~10μm。樣品的耐酸性為99.35%,耐堿性為98.49%,滿足高溫除塵應(yīng)用要求。纖維膜、過濾層與支撐體的結(jié)合機(jī)理表明,在設(shè)計(jì)纖維膜及過濾層配方時(shí),使其配方組成與支撐體的組成相近或相同,三者之間的熱膨脹系數(shù)相近,制得的樣品表面平整、無裂紋。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1593722