高硅尾渣制备陶瓷瓦的研究

发布时间：2020-09-03 12:16

　　针对富集高毒性CN~-和重金属的高硅尾渣资源化利用存在的问题,本文在研究高硅尾渣化学组成特点的基础上,采用半干压成型-高温烧结工艺制备出一种高硅尾渣掺量高达60wt%,强度高,吸水率低的无害化陶瓷制品。同时,研究了坯料的化学组分、烧成制度与陶瓷制品性能的关系。并且,借助X射线荧光分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)和热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等现代测试手段,进一步研究了影响陶瓷制品性能的因素与机理,着重探讨了硫的释放规律与陶瓷制品性能之间的关系。首先,对高硅尾渣的化学组成和矿物组成进行分析,然后研究了高硅尾渣的工艺性能和烧成性能等陶瓷化性能。试验结果表明,高硅尾渣主要含石英、长石、硫铁矿。其化学成分与建筑陶瓷坯料相近,且细度细,流动性好,生坯干燥收缩率小、干燥敏感系数小、干燥强度高。在1120℃,保温15 min的烧成条件下,陶瓷制品的吸水率低至1.00%,抗折强度高达56.7 MPa。坯体在烧结过程中,氰化物分解,重金属被烧结固化。利用高硅尾渣烧制陶瓷,有望实现高硅尾渣的无害化、资源化利用。其次,研究了坯料组成与陶瓷制品性能的关系。探讨了辅助原料种类及掺量,烧成制度和高硅尾渣陶瓷制品性能三者之间的关系。试验结果表明,高硅尾渣中硫铁矿含量高、烧失量大,烧成温度低,且在高温烧制过程中易出现黑心、鼓包、变形等缺陷。铝矾土的掺入有助于提高坯料的烧成温度,莱阳土和浮选尾渣的掺入有助于抑制黑心、鼓包缺陷的产生,可显著优化高硅尾渣陶瓷制品的综合性能。通过降低烧成温度和调整烧成时间可进一步提升陶瓷制品的综合性能。最后,研究了黑心成因及影响因素。研究了硫的释放规律,黑心形成机理及其对陶瓷制品性能的影响。试验结果表明:粉状松堆高硅尾渣中硫铁矿含量高,其在384.5℃附近大量、快速分解,硫以SO_2的形式释放;压实坯体中硫铁矿的分解速率受成型压力、坯体厚度、辅助原料种类、烧成温度、烧成时间、窑内氧气浓度等因素影响。实际煅烧过程中,坯体内部硫未完全释放,部分Fe~(2+)未完全氧化成Fe~(3+),造成黑心、鼓包缺陷,从而降低陶瓷制品的综合性能。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU522.2;TQ174.7
【部分图文】：

工艺流程图,工艺流程图,预处理,筛余量

图 2-1 样品的制备工艺流程图2.2.1 原材料的预处理陶瓷原料体系中，要求原料细度小。本试验原材料预处理过程中，控制其45 μm 筛余量为 4~8wt%。由于原材料性状不同，预处理方式有所不同，原材料处理后的细度测试结果见表 2-3。表 2-3 预处理后辅助原料细度原料种类 45 μm 筛余量/wt% 比表面积/(m2/kg)高硅尾渣 3.5 700.6长石 6.8 491.0铝矾土 16.8 747.6莱阳土 5.2 581.3石英 4.2 652.9浮选尾渣 4.5 620.5

XRD图谱,尾渣,高硅,XRD图谱

制陶瓷的可行性，分析烧制陶瓷可能存在的问依据和理论基础。主要组分和主要矿物见表 3-1 和图 3-1。根据表渣的主要矿物为石英、硫铁矿（FeS2）、钠长石要组分与当阳坯料相近，可作为烧制陶瓷瓦的高、烧失量高，Al2O3含量偏低。表 3-1 高硅尾渣的主要组分（wt%）Al2O3Fe2O3CaO MgO K2O Na2O 10.65 7.24 2.45 1.17 2.62 1.84 11.35 7.70 2.44 1.05 2.95 1.61 17.21 1.81 2.86 1.11 1.67 0.66 湖北省当阳市某陶瓷瓦厂。

尾渣,高硅,含水率,样品

3-2 不同批次高硅尾渣样品烧成效段时间后不同批次的高硅尾渣含水率后，出厂的高硅尾渣含水率稳定为 2节省工厂用水量，降低生产成本；堆，为 11.59~18.81wt%，可考虑干法制粉表 3-4 不同批次尾渣含水率（wt%）3# 4# 5# 6# 7# 15.15 13.08 18.81 16.64 16.84 1

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