铁尾矿多孔陶瓷的泡沫注凝—碳热还原制备工艺研究
发布时间：2021-03-20 12:45
铁尾矿是铁矿石选矿过程中产生的工业废弃物,其大量堆存严重影响我国矿业的发展。本文以铁尾矿和石墨粉为原料,通过泡沫注凝-碳热还原反应烧结工艺制备了高导热铁尾矿多孔陶瓷。该成果可作为复合相变材料的支撑载体应用于太阳能水热地板采暖系统等绿色节能领域,从而将危害环境的工业废弃物转变为节能环保新材料,具有显著的经济效益和社会效益。本文首先以泥状细颗粒铁尾矿和石墨粉为原料,采用冷压成型-气氛保护烧结工艺制备了铁尾矿陶瓷,通过X射线衍射分析测定产物的物相组成及其含量,研究了石墨含量、烧结温度、保温时间对反应产物的影响,确定了合适的原料配比与烧结工艺;其次,通过泡沫注凝-碳热还原反应烧结工艺制备了铁尾矿多孔陶瓷,并研究了原料配方、料浆固相含量对多孔陶瓷性能的影响;最后对铁尾矿多孔陶瓷热导率进行了理论计算和测量。研究结果表明,烧结温度是影响铁尾矿与石墨反应生成SiC的重要因素。该反应的起始温度约为1500 ℃,随着烧结温度升高,产物中SiO2含量减少,SiC含量增多。1600℃时,SiC含量最高,是较为理想的烧结温度;延长保温时间可以使反应更加充分,在石墨含量为25 wt.%、烧结温度为1600℃的条件...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１铁尾矿粒度分布图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｒｏｎ?ｔａｉｌｉｎｇｓ??
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了?６０％，所以该地区铁尾矿属于高硅铁尾矿，可以与石墨粉发生碳热还原反应生??成ＳｉＣ，这为利用北京地区铁尾矿制备高导热多孔陶瓷提供了可能。??利用Ｘ射线衍射分析测定铁尾矿粉的物相组成。图２．３是铁尾矿的Ｘ射线衍??射分析图，从图中可以看出它的组分十分复杂，主晶相是石英，次晶相包含许多??黏土矿物，如方解石、斜绿泥石、钠长石、长石等等。细颗粒铁尾矿中的黏土矿??物有利于多孔陶瓷在成形时提高它的塑性，这为其在制作多孔陶瓷、水热地板等??领域提供了合适的原料组成。??表２－２北京地区铁尾矿的主要成分??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
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁矿废石及尾矿资源综合利用与绿色矿山建设[J]. 张以河,胡攀,张娜,陈飞旭,王新珂,周继超. 资源与产业. 2019(03)
[2]北京地区细颗粒铁尾矿烧结过程与机理研究[J]. 李润丰,周洋,李世波,李翠伟,黄振莺. 建筑材料学报. 2018(04)
[3]CaCO3作造孔剂制备SiOC块体多孔陶瓷[J]. 李家科,刘欣,朱航,郭平春,王艳香. 中国陶瓷. 2017(04)
[4]我国铁尾矿排放现状及综合利用研究[J]. 张杰西,赵斌,房彬. 再生资源与循环经济. 2015(09)
[5]密云水库上游铁尾矿各粒级组分重金属研究[J]. 聂义宁,张爱星,高阳,季宏兵. 环境科学与技术. 2015(08)
[6]明胶溶液浓度对其发泡性能的影响[J]. 姚云真,裘婷婷. 明胶科学与技术. 2014(04)
[7]高掺量铁尾矿陶粒滤料的制备[J]. 张学董,朱晓丽,么琳,黄新冉. 科技创新与应用. 2014(15)
[8]利用碳气化反应热力学的影响因素调控铁氧化物的碳热还原热力学[J]. 布林朝克,郭婷. 矿冶工程. 2014(01)
[9]真空碳热还原过程中二氧化硅的挥发行为[J]. 罗启,刘大春,曲涛,田阳,杨斌,戴永年. 中南大学学报(自然科学版). 2012(08)
[10]多孔陶瓷热导率的影响因素及其有效热导率的数值计算方法[J]. 吴俊彦,陈斐,沈强,张联盟. 现代技术陶瓷. 2011(04)
博士论文
[1]高热导率SiC陶瓷材料制备及应用研究[D]. 李其松.山东大学 2016
硕士论文
[1]利用北京地区细颗粒铁尾矿制备多孔陶瓷工艺及性能研究[D]. 孙智勇.北京交通大学 2017
[2]莫来石多孔陶瓷的结构设计与性能研究[D]. 杨凤坤.北京交通大学 2012
[3]综合利用齐大山铁矿矿业废渣生产烧结空心砖的研究[D]. 田雨泽.东北大学 2006
本文编号：3091021
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１铁尾矿粒度分布图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｒｏｎ?ｔａｉｌｉｎｇｓ??
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了?６０％，所以该地区铁尾矿属于高硅铁尾矿，可以与石墨粉发生碳热还原反应生??成ＳｉＣ，这为利用北京地区铁尾矿制备高导热多孔陶瓷提供了可能。??利用Ｘ射线衍射分析测定铁尾矿粉的物相组成。图２．３是铁尾矿的Ｘ射线衍??射分析图，从图中可以看出它的组分十分复杂，主晶相是石英，次晶相包含许多??黏土矿物，如方解石、斜绿泥石、钠长石、长石等等。细颗粒铁尾矿中的黏土矿??物有利于多孔陶瓷在成形时提高它的塑性，这为其在制作多孔陶瓷、水热地板等??领域提供了合适的原料组成。??表２－２北京地区铁尾矿的主要成分??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
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁矿废石及尾矿资源综合利用与绿色矿山建设[J]. 张以河,胡攀,张娜,陈飞旭,王新珂,周继超. 资源与产业. 2019(03)
[2]北京地区细颗粒铁尾矿烧结过程与机理研究[J]. 李润丰,周洋,李世波,李翠伟,黄振莺. 建筑材料学报. 2018(04)
[3]CaCO3作造孔剂制备SiOC块体多孔陶瓷[J]. 李家科,刘欣,朱航,郭平春,王艳香. 中国陶瓷. 2017(04)
[4]我国铁尾矿排放现状及综合利用研究[J]. 张杰西,赵斌,房彬. 再生资源与循环经济. 2015(09)
[5]密云水库上游铁尾矿各粒级组分重金属研究[J]. 聂义宁,张爱星,高阳,季宏兵. 环境科学与技术. 2015(08)
[6]明胶溶液浓度对其发泡性能的影响[J]. 姚云真,裘婷婷. 明胶科学与技术. 2014(04)
[7]高掺量铁尾矿陶粒滤料的制备[J]. 张学董,朱晓丽,么琳,黄新冉. 科技创新与应用. 2014(15)
[8]利用碳气化反应热力学的影响因素调控铁氧化物的碳热还原热力学[J]. 布林朝克,郭婷. 矿冶工程. 2014(01)
[9]真空碳热还原过程中二氧化硅的挥发行为[J]. 罗启,刘大春,曲涛,田阳,杨斌,戴永年. 中南大学学报(自然科学版). 2012(08)
[10]多孔陶瓷热导率的影响因素及其有效热导率的数值计算方法[J]. 吴俊彦,陈斐,沈强,张联盟. 现代技术陶瓷. 2011(04)
博士论文
[1]高热导率SiC陶瓷材料制备及应用研究[D]. 李其松.山东大学 2016
硕士论文
[1]利用北京地区细颗粒铁尾矿制备多孔陶瓷工艺及性能研究[D]. 孙智勇.北京交通大学 2017
[2]莫来石多孔陶瓷的结构设计与性能研究[D]. 杨凤坤.北京交通大学 2012
[3]综合利用齐大山铁矿矿业废渣生产烧结空心砖的研究[D]. 田雨泽.东北大学 2006
本文编号：3091021
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