编号：FTJS108049
篇名： 超细铁尾矿和高炉矿渣协同制备开孔发泡陶瓷试验研究
作者： 李泽华
关键词： 超细铁尾矿; 高炉矿渣; 开孔发泡陶瓷; 硅藻土; 显气孔率; 抗压强度;
机构：东北大学
摘要： 铁尾矿和高炉矿渣是在“采选冶”过程中产生的大宗固体废物,两者的大掺量和高值化利用一直是国内学者研究的重点方向。随着近年来选矿工艺的不断进步,矿山尾矿的颗粒粒度越来越细,其排放和堆存问题也日益严重。发泡陶瓷作为大宗固体废物资源化和高值化利用的途径之一,越来越受到企业和学者们的关注。因此,如何协同利用多种大宗固体废物制备发泡陶瓷,并拓宽发泡陶瓷的种类和应用领域就显得尤为重要。针对以上种种问题,本文研究了采用超细铁尾矿和高炉矿渣为主要原料制备开孔发泡陶瓷的可能性,同时参照了硅藻土基开孔陶瓷的制备方法,通过在原料配方体系内引入硅藻土、方解石和高岭土,并结合传统发泡工艺,即添加碳化硅作为发泡剂,利用高温烧结法,最终成功制备出孔径适宜、性能良好的开孔发泡陶瓷。论文的主要工作如下: (1)通过XRF、XRD和粒度分析等测试,分析了试验所用原材料的化学成分、物相组成和粒径分布,明确了试验所用铁尾矿和高炉矿渣的粒度类型;结合传统发泡陶瓷制备工艺,给出了开孔发泡陶瓷的制备流程和试样表征方法。 (2)通过TG-DSC测试和HSC Chemistry 6热力学软件,分析了坯料内潜在发泡成分的热力学性质。通过对坯体高温液相黏度和具体发泡过程的分析,结合SEM测试,研究了开孔发泡陶瓷的发泡机理。 (3)采用单因素和正交试验,研究了开孔发泡陶瓷的原料配方体系。首先,通过对各试验原料进行单因素试验,分析了不同原料掺量对开孔发泡陶瓷孔径和性能的影响规律,并明确了原料配方体系内各原料的大致掺量;之后,以各试验原料掺量为因素选取不同水平,进行了 L18(35)正交试验,以体积膨胀率、显气孔率、吸水率、体积密度和抗压强度为评价指标,探究了不同原料掺量与开孔发泡陶瓷性能之间的关系,并最终得到了最佳原料配方体系。 (4)采用TG-DSC测试、单因素和正交试验,研究了开孔发泡陶瓷的烧结工艺。首先,通过对开孔发泡陶瓷坯料进行综合热分析,明确了烧结制度的参数设计。之后,通过对各烧结参数进行单因素试验,分析了各烧结参数对开孔发泡陶瓷孔径和性能的影响规律,并明确了烧结参数的大致范围;之后,以各烧结参数为因素选取不同水平,进行了 L16(44)正交试验,以体积膨胀率、显气孔率、吸水率、体积密度和抗压强度为评价指标,探究了不同烧结参数对各性能指标影响的显著性,并最终得到了最佳烧结工艺。 (5)在最优条件下进行了开孔发泡陶瓷的制备,通过对制品进行性能测试,得到了开孔发泡陶瓷的性能指标;之后,通过SEM和XRD测试,进行了开孔发泡陶瓷的微观表征,明确了开孔发泡陶瓷内部气孔构造及其物相组成;最后,通过参照相关数据,进行了开孔发泡陶瓷的经济可行性分析。