本文關(guān)鍵詞：利用離子型稀土尾礦制備地聚合物多孔材料及其性能研究

  更多相關(guān)文章： 離子型稀土尾礦 地聚合物 多孔材料 保溫性能 熱穩(wěn)定性

【摘要】：離子型稀土尾礦是由早期離子型稀土礦的桶浸和池浸工藝產(chǎn)生的,由于開采工藝落后,監(jiān)管力度不嚴(yán),導(dǎo)致尾礦量巨大,使生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重惡化,因此,對(duì)離子型稀土尾礦進(jìn)行綜合利用是當(dāng)前亟待解決的問題。地聚合物是一種新型的膠凝材料,原料來源廣泛,性能與普通陶瓷和水泥相近,甚至在某些方面優(yōu)于二者,應(yīng)用面廣,但在多孔材料方面的應(yīng)用還需要系統(tǒng)的研究。本文以離子型稀土尾礦為研究對(duì)象,對(duì)離子型稀土尾礦進(jìn)行活化研究,使離子型稀土尾礦的綜合利用具備一定條件;且以此為主要原料制備地聚合物多孔材料,并對(duì)該材料的保溫性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究。為提高稀土尾礦的活性,采用機(jī)械球磨及加熱煅燒對(duì)稀土尾礦進(jìn)行活化,通過采用堿溶浸出法評(píng)價(jià)活化后稀土尾礦的活性,探索最佳的活化條件,并用XRD、FTIR對(duì)活化稀土尾礦的活性進(jìn)行判斷。試驗(yàn)結(jié)果表明,通過球磨4h,在750℃下煅燒2h,活化稀土尾礦中硅鋁浸出濃度最大,表明此時(shí)稀土尾礦的活化程度最高,同時(shí)活化后,稀土尾礦的物相發(fā)生了變化,晶體無序度增加,產(chǎn)生了具有活性的無定型物質(zhì),且主要原因是由于稀土尾礦物質(zhì)內(nèi)部的脫羥基化造成的。利用活化稀土尾礦為主要原料,通過加入堿激發(fā)劑攪拌、混勻、注模制的聚合物,以抗壓強(qiáng)度為考察指標(biāo),采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)地聚合物的制備配方進(jìn)行優(yōu)化,并利用XRD、FTIR、SEM對(duì)優(yōu)選試樣的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,堿激發(fā)劑中Na與稀土尾礦中Al的摩爾比對(duì)地聚合物的抗壓強(qiáng)度影響最大,正交實(shí)驗(yàn)得出的最佳方案是nNa/nAl為0.8,水玻璃模數(shù)為1.5,水固比為0.5,此時(shí)地聚合物的7d抗壓強(qiáng)度最大為18.89 MPa。XRD、FTIR及SEM分析共同表明,地聚合物是一種由硅氧四面體和鋁氧四面體組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無定型膠凝物質(zhì),稀土尾礦中參與地聚合反應(yīng)主要起作用的物質(zhì)是高嶺石,石英和長(zhǎng)石起骨料的作用。地聚合物中膠凝物質(zhì)將這些未反應(yīng)或部分反應(yīng)的顆粒粘結(jié)起來,結(jié)構(gòu)致密,使地聚合物形成一定的強(qiáng)度。以地聚合物為基體材料,采用發(fā)泡法,分別以過氧化氫、十二烷基硫酸鈉和復(fù)合發(fā)泡劑為發(fā)泡劑制備地聚合物多孔材料,研究了發(fā)泡劑的用量,攪拌速度,養(yǎng)護(hù)溫度等因素對(duì)多孔材料的強(qiáng)度、體積密度和氣孔率的影響,并通過掃描電鏡對(duì)不同發(fā)泡劑制備的多孔材料的微觀孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,過氧化氫對(duì)多孔材料性能影響最大,以過氧化氫為發(fā)泡劑制得的多孔材料氣孔率在43.32%~76.68%之間,體積密度在0.56~1.36 g/cm3之間,抗壓強(qiáng)度在0.94~13.56 MPa之間;過氧化氫和十二烷基硫酸鈉復(fù)合發(fā)泡劑次之,制得的多孔材料氣孔率在66.89%~87.36%之間,體積密度在0.30~0.79 g/cm3之間,抗壓強(qiáng)度在0.26~5.80 MPa之間,十二烷基硫酸鈉對(duì)多孔材料的影響最弱,制得的多孔材料氣孔率在56.12%~62.58%之間,體積密度在0.9~1.05g/cm3之間,抗壓強(qiáng)度在4.62~8.54 MPa之間。采用前兩種發(fā)泡劑能得到氣孔率較高的多孔材料,過氧化氫為發(fā)泡劑時(shí),氣孔分布不均,孔徑較大,多為閉孔,且強(qiáng)度較高,適合應(yīng)用于對(duì)強(qiáng)度要求高于氣孔率的領(lǐng)域;使用復(fù)合發(fā)泡劑時(shí),氣孔分布較均勻,孔徑較小,多為閉孔,適合用作保溫絕熱材料。后者制備的多孔材料氣孔率較低,氣孔分布均勻,孔徑適中,且多為通孔,適合用作凈化過濾材料。使用復(fù)合發(fā)泡劑,將泡沫漿體注入到300×300×10mm的模具中,在80℃下養(yǎng)護(hù)12h,固化成型得到測(cè)試要求的試樣,采用雙護(hù)熱平板法測(cè)量不同體積密度下多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù),選擇最優(yōu)試樣進(jìn)行熱穩(wěn)定的測(cè)試,測(cè)試不同煅燒溫度下多孔材料的抗壓強(qiáng)度,且分別運(yùn)用熱重差熱分析、XRD、FTIR、SEM對(duì)多孔材料的熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,多孔材料的保溫系數(shù)在0.1238~0.2150 W/(m·K),保溫性能良好,有較高的熱穩(wěn)定性,熱處理后最低抗壓強(qiáng)度在1.5 MPa以上,在600℃之后會(huì)發(fā)生相變,1000℃會(huì)燒熔收縮。本研究證實(shí)了離子型稀土尾礦經(jīng)活化能夠制備出具備良好性能的地聚合物多孔材料。
【關(guān)鍵詞】：離子型稀土尾礦 地聚合物 多孔材料 保溫性能 熱穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD926.4;TQ317
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 課題來源12
• 1.2 離子型稀土尾礦的產(chǎn)生及危害12-14
• 1.2.1 離子型稀土尾礦的產(chǎn)生12-13
• 1.2.2 離子型稀土尾礦的危害13-14
• 1.3 稀土尾礦的綜合利用研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 地聚合物的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4.1 地聚合物的原料16-17
• 1.4.2 地聚合物的制備工藝17-18
• 1.4.3 地聚合物的性能及應(yīng)用18
• 1.5 無機(jī)多孔材料18-22
• 1.5.1 無機(jī)多孔材料的概念18-19
• 1.5.2 無機(jī)多孔材料的分類19
• 1.5.3 無機(jī)多孔材料的制備方法19-20
• 1.5.4 無機(jī)多孔材料的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.6 研究目的、意義及研究?jī)?nèi)容22-25
• 1.6.1 研究目的及意義22-23
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 試驗(yàn)原料、設(shè)備及研究方法25-31
• 2.1 試驗(yàn)原料及性質(zhì)25-28
• 2.1.1 主要硅鋁原料25-28
• 2.1.2 堿激發(fā)劑28
• 2.1.3 發(fā)泡劑28
• 2.2 試驗(yàn)儀器及設(shè)備28-29
• 2.3 研究方法29-31
• 2.3.1 制備方法29
• 2.3.2 分析測(cè)試方法29-31
• 第三章 離子型稀土尾礦的活化預(yù)處理及地聚合物的制備31-44
• 3.1 稀土尾礦的活化處理31-32
• 3.1.1 稀土尾礦的活化預(yù)處理31-32
• 3.1.2 稀土尾礦的活性評(píng)價(jià)32
• 3.2 稀土尾礦地聚合物的制備及結(jié)構(gòu)表征32-34
• 3.2.1 稀土尾礦地聚合物的制備32-33
• 3.2.2 地聚合物微觀結(jié)構(gòu)表征33-34
• 3.3 結(jié)果與分析34-42
• 3.3.1 稀土尾礦的活化34-36
• 3.3.2 活化稀土尾礦的微觀結(jié)構(gòu)36-38
• 3.3.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析38-40
• 3.3.4 地聚合物的微觀結(jié)構(gòu)表征40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 離子型稀土尾礦地聚合物多孔材料的實(shí)驗(yàn)研究44-53
• 4.1 地聚合物多孔材料的制備44-45
• 4.2 地聚合物多孔材料孔結(jié)構(gòu)微觀分析45
• 4.3 結(jié)果與分析45-51
• 4.3.1 發(fā)泡劑對(duì)多孔材料性能的影響45-49
• 4.3.2 養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)多孔材料性能的影響49-50
• 4.3.3 多孔材料孔結(jié)構(gòu)的顯微分析50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第五章 地聚合物多孔材料的保溫性能及熱穩(wěn)定性研究53-60
• 5.1 地聚合物多孔材料的保溫性能53
• 5.2 地聚合物多孔材料的熱穩(wěn)定性研究53
• 5.3 結(jié)果與分析53-58
• 5.3.1 絕熱保溫材料的熱導(dǎo)率53-54
• 5.3.2 絕熱保溫材料的熱穩(wěn)定性54-58
• 5.4 本章小結(jié)58-60
• 第六章 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 附錄68-69
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文68
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目68-69

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 汪仕元,雍志華,李娟,陳興林;多孔材料的密度測(cè)試方法探討[J];實(shí)用測(cè)試技術(shù);2002年05期

2 劉培生;;多孔材料孔率的測(cè)定方法[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2005年06期

3 奚正平;湯慧萍;朱紀(jì)磊;張健;;金屬多孔材料在能源與環(huán)保中的應(yīng)用[J];稀有金屬材料與工程;2006年S2期

4 朱海峰;;多孔材料 數(shù)據(jù)聚焦分析[J];科學(xué)觀察;2006年06期

5 溫永剛;張曉曦;陳光奇;孫李寧;李慧燕;;多孔材料傳冷特性的對(duì)比試驗(yàn)[J];低溫工程;2008年02期

6 詹海鴻;黃文貌;許征兵;曾建民;甘武奎;陳小安;;淺談鋁工業(yè)用多孔材料[J];大眾科技;2008年10期

7 本刊記者;;金屬多孔材料創(chuàng)新研究及產(chǎn)業(yè)化基地——金屬多孔材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[J];中國(guó)材料進(jìn)展;2009年Z2期

8 王建永;;金屬多孔材料研究的新起點(diǎn)——回歸本性[J];金屬世界;2010年02期

9 于永亮;;淺談金屬多孔材料的制備方法與應(yīng)用[J];硅谷;2011年02期

10 李玲玲;;金屬多孔材料的制備及應(yīng)用[J];科技風(fēng);2012年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮勃;徐明龍;張治君;;多孔材料多軸加載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 熊文英;劉鈞泉;;多孔材料開發(fā)及其工程應(yīng)用概況[A];2005'（貴陽）表面工程技術(shù)創(chuàng)新研討會(huì)論文集[C];2005年

3 ;G.多孔材料[A];2008中國(guó)材料研討會(huì)暨慶祝中國(guó)科協(xié)成立50周年會(huì)議程序和論文摘要集[C];2008年

4 楊國(guó)昱;;基于硼氧簇單元構(gòu)建的硼酸鹽多孔材料的合成、結(jié)構(gòu)及性能[A];第十七屆全國(guó)分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議論文集[C];2013年

5 賀躍輝;王W，

本文編號(hào)：860075